Gene therapy overexpressing Klotho for Amyotrophic Lateral Sclerosis

Resumen

La esclerosis lateral amiotrófica (ELA) es una enfermedad neuromuscular devastadora que carece de tratamientos efectivos. Los mecanismos fisiopatológicos que conllevan a la degeneración de las motoneuronas (MNs) y la denervación muscular son complejos y variados. La clave para la mejora funcional en la ELA radica en prevenir el desprendimiento axonal de los músculos, proteger las MNs y fomentar la reinervación._x000D_ _x000D_ [Alfa]-Klotho (KL) es una cronoquina versátil con cualidades neuroprotectores y mioregenerativos, debido a sus propiedades antioxidantes y antiinflamatorias, y a su capacidad de promover la mielinización, proteger contra la excitotoxicidad y mantener la ultraestructura y función mitocondrial. En esta tesis, exploramos el potencial terapéutico de la sobreexpresión de KL tanto en el sistema nervioso central (SNC) como en el músculo esquelético en la ELA. Con este propósito, primero identificamos una disminución de los niveles endógenos de las formas secretadas y membranas de KL en estos tejidos en dos modelos de degeneración de MNs y atrofia muscular. Posteriormente, investigamos los efectos protectores de ambas formas de KL contra la excitotoxicidad aguda inducida por glutamato utilizando cultivos organotípicos de médula espinal (SCOCs), revelando una protección completa de las MNs espinales. _x000D_ _x000D_ Aprovechando los beneficios pleiotrópicos de KL, dirigimos terapias génicas basadas en vectores virales adenoasociados (AAV) a la médula espinal y los músculos esqueléticos del modelo de ratón SOD1G93A de ELA para sobrexpresar KL. Mientras que la sobreexpresión en el SNC sólo tuvo un impacto leve en la preservación neuromuscular en las hembras, mejoró la función motora en ambos sexos. Por otro lado, aumentar la secreción muscular de KL protegió las MNs, redujo la reactividad astrocítica y microglial, y preservó las uniones neuromusculares (NMJ), previniendo así la atrofia muscular y manteniendo la función neuromuscular. Esta intervención resultó en una mejora de la función locomotora y de la fuerza, un retraso en el inicio de la enfermedad y una supervivencia prolongada. Es importante destacar que, incluso en una etapa sintomática, la sobreexpresión muscular de KL ralentizó el declive neuromuscular y motor progresivo característico de los ratones SOD1G93A._x000D_ _x000D_ Finalmente, realizamos estudios de transcriptómica y proteómica en la médula espinal y los músculos gastrocnemios, elucidando los principales mecanismos subyacentes a los efectos neuroprotectores de KL en la ELA. En conclusión, nuestros hallazgos ofrecen evidencia convincente de que la secreción de KL en los músculos puede promover una mejora funcional en la ELA, abriendo posiblemente un nuevo camino en el tratamiento de esta devastadora enfermedad.

Fecha de lectura	28 feb 2024
Idioma original	Inglés
Supervisor	Assumpció Bosch (Director/a) & Xavier Navarro Acebes (Director/a)