Hepatoencefalopatia deguda a mutacions en GFM1: obtenció d’un model de ratolí modificat genèticament i estudi preclínic de teràpia gènica amb vectors adenoassociats

Resumen

La hepatoncefalopatía debida a mutaciones en GFM1, también conocida como deficiencia combinada de la fosforilación oxidativa de tipo I (COXPD1), es una enfermedad mitocondrial recesiva causada por mutaciones en el gen nuclear que codifica el factor de elongación de la traducción mitocondrial G1 (EFG1). Los pacientes suelen manifestar una encefalopatía grave, combinada a menudo con insuficiencia hepática, de aparición neonatal y progresión rápida, que normalmente desencadena la muerte durante las primeras semanas o años de vida._x000D_ El estudio de la COXPD1 se ha llevado a cabo principalmente sobre modelos in vitro y la falta de un modelo animal apropiado ha representado hasta ahora una limitación importante para poder profundizar en la fisiopatología de la enfermedad y testar potenciales aproximaciones terapéuticas. _x000D_ En este trabajo se han generado dos alelos mutantes para el gen Gfm1 murino: un alelo knock-in (KI) con la mutación antisentido p.R671C, identificada al menos en 10 pacientes que han sobrevivido más de un año, y un alelo knock-out (KO). Estos han permitido obtener el modelo de ratón homocigoto KI (Gfm1R671C/R671C) y el heterocigoto compuesto KI/KO (Gfm1R671C/-)._x000D_ La mutación KO en homocigosis resultó letal durante el desarrollo embrionario, mientras que los ratones Gfm1R671C/R671C fueron viables y mostraron un crecimiento normal. La mutación p.R671C dio lugar a una reducción drástica de la proteína EFG1 mitocondrial en todos los tejidos estudiados, causando en los ratones Gfm1R671C/R671C una reducción de la traducción mitocondrial y de la actividad del complejo IV (CIV) de la cadena respiratoria (RC) en hígado a las 6 semanas de edad. La afectación de la traducción mitocondrial se mantuvo a las 50 semanas de edad, pero dejó de observar-se la afectación del CIV. _x000D_ El modelo Gfm1R671C/-, con supervivencia normal al menos hasta las 80 semanas de edad, manifestó una reducción de EFG1 más pronunciada en mitocondrias de hígado y cerebro en comparación con los ratones Gfm1R671C/R671C. En consecuencia, los animales Gfm1R671C/- de 8 y 30 semanas de edad experimentaron una disminución significativa de la traducción mitocondrial en los tejidos diana, que, a su vez, dio lugar a una disfunción clara del sistema OXPHOS: niveles inferiores de los complejos I y IV ensamblados, junto con la reducción consiguiente de sus actividades enzimáticas. A pesar de esto, en los ratones Gfm1R671C/- no se detectó ninguna alteración patológica a nivel hepático o neuromuscular asociada al fenotipo COXPD molecular._x000D_ Por otra parte, actualmente no existe una cura para la COXPD1 y la terapia génica se sitúa como una posible estrategia apropiada para su tratamiento. Por ello, se inició un estudio preclínico de terapia génica utilizando vectores adenoasociados (rAAV) para introducir una copia correcta del gen GFM1 humano en los ratones Gfm1R671C/-. Una única inyección intravenosa de un AAV9 con la secuencia de GFM1 bajo el control del promotor de la alfa-1-antitripsina humana, de expresión hepática, (ssAAV9-hAAT-GFM1) en ratones Gfm1R671C/- de 6 semanas de edad (5E+12 gv/kg), dio lugar a una recuperación parcial de la cantidad de EFG1 mitocondrial en el hígado a las 4 semanas del tratamiento. Asimismo, se restituyeron los niveles de los complejos I y IV ensamblados y de sus actividades enzimáticas en el tejido diana, demostrando la funcionalidad de la proteína EFG1 codificada por el gen terapéutico. _x000D_ Así pues, a partir de este trabajo se ha obtenido el ratón Gfm1R671C/- con un claro fenotipo molecular disfuncional que lo sitúa como un buen modelo animal de la COXPD1. Además, se muestra como el uso de rAAV para proveer de la versión correcta del gen GFM1 consigue recuperar la función de EFG1 de forma eficaz, apuntando a la terapia génica como una estrategia factible y prometedora para el tratamiento de la COXPD1.

Fecha de lectura	21 jul 2023
Idioma original	Catalán
Supervisor	Ramon Antoni Martí Seves (Director/a) & Javier Torres Torronteras (Director/a)