Proponente: Maria G Miano, PhD IGB-CNR Napoli, Italia [email protected] Background Disease...

Proponente: Maria G Miano, PhDIGB-CNR Napoli, Italia

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BackgroundDisease CardBackgroundProposta-Miano

Studio dei processi epigenetici ARX-dipendenti nel modello murino di Epilessia associato a mutazioni di ARX

per l’identificazione di molecole a scopo terapeutico


BackgroundDisease CardBackgroundLa malattia

- Convulsioni tipiche nell’infanzia e nella prima adolescenza- Insorgenza nel primo anno di vita o meno - Elettroencefalogramma con onde irregolari ad alto voltaggio: ipsaritmia

- Spasmi mioclonici ripetuti (da 2 a 100 per volta)- Spasmi infantili generalmente fino all’età di 5 anni- Spesso sono sostituite da altre forme di convulsioni persistenti in età adulta - Ritardo mentale frequentemente associato a caratteristiche cliniche dell’ autismo

Segni Clinici

Epidemiologia 2 a 5 in 10,000 maschi nati vivi

Cosa si sa/Razionale

Terapia insufficiente o inadatta per prevenire le convulsioni

Sviluppo di Nuove Terapie per la cura dell’Epilessiaassociata al gene ARX

Modelli Cellulari & Animali

E’ URGENTE !!!!!!!!!

Epilessia X-Linked associata a mutazioni del gene ARX

Rara e severa Epilessia pediatrica resistente ai farmaci anti-epilettici

Malformazionisevere del

cervello

Epilessia

Ritardo mentale

Gene&Malattia


seve

rità

-

+


Mutazioni a carico del gene ARX provocano uno spettro di patologie dello sviluppo neuronale

di diversa gravità

L’Epilessia associata al gene ARX è principalmente causata da mutazioni che provocano espansioni nei tratti di Polialanine della proteina

BD1 BD2

KDM5CARX

ON

Differentiation&Maturation

ARX

chromatin packaging

KDM5C

H3K4me3

neuronal precursors

Regulation of target genes

Phenotypic severity

Tra

nsa

ctiv

atio

n (

% W

T)

WT ARX 100

80

60

40

normalvariable severevery severe

p.Ala148_Ala155dup

p.Gly143_Ala153dup

p.Ala109_Ala115dup

p.Ala147_Ala155dupp.Ala105_Ala115dup

Gene disease Card Risultati prodotti-1


1. Il gene X-linked KDM5C, mutato in forme di ritardo mentale, è un bersaglio trascrizionale della proteina ARX. Il prodotto proteico di KDM5C è un regolatore della cromatina con attività demetilasica dell’istone H3K4me3/me2.


2. Mutazioni da espansioni in ARX alterano la trascrizione di KDM5C secondo una relazione lineare tra difetto molecolare-gravità della malattia.

3. Difetti ARX-KDM5C-dipendenti sono associati ad una alterazione dei livelli di metilazione dell’istone H3 in lisina K4. Ciò determina una alterazione dell’ espressione dei geni neuronali attraverso un globale difetto di rimodellamento della cromatina.


4. Correzione in vitro dei difetti KDM5C-H3K4me3 dipendenti mediante farmaci epigenetici

0 1385

Cellule ES Neuroni maturiFormazione RosetteNeuroectoderma primitivo

Terreno ES Terreno per il differenziamento neuronale

Somministrazione di molecole che agiscono su enzimi della cromatina capaci di correggere i difetti associati al cattivo funzionamento della via molecolare KDM5C-H3K4me-dipendente.

Gene disease Card Risultati prodotti-2 Cosa si sa/Razionale

Le cellule staminali ES provenienti dal topo ablato per il gene Arx sono state differenziate in

neuroni GABAergici: modello di patologia in vitro

Abbiamo identificato due promettenti farmaci epigenetici.

Gene disease Card Proposta IpotesiIdentificazione di nuovi bersagli terapeutici per il trattamento dell’Epilessia farmaco-resistente

associata al gene ARX


Le modificazioni epigenetiche sono reversibili:

Proponiamo di eseguire una correzione in vivo dei difetti KDM5C-H3K4me3 mediante la somministrazione di farmaci epigenetici adatti a compensare la drastica riduzione della

proteina KDM5C, regolatore dello stato di condensazione della cromatina

ARX

Impachettamento della cromatina

KDM5C

H3K4me3

Regolazione dell’espressione di geni neuronali bersaglio

Farmaci Epigeneticiidentificati

In rosso= defetti epigenetici in analisi successivamente alla somministrazione di farmaci epigenetici

Proposta Obiettivi/Punti specifici

Somministrazione di farmaci epigenetici

Già testati per essere capaci di correggerei difetti in vitro.

Studio della risposta ai farmaci: Attività degli interneuroni e studio EEG nei topi Arx(GCG)7/Y alla nascita e ad un mese di vita.

- madri gravide

- topi Arx(GCG)7/Y alla nascita


Identificazione di nuovi bersagli terapeutici per il trattamento dell’Epilessia farmaco-resistente


Il migliore modello di Epilessia associato al gene ARX è fornito dal topo Arx(GCG)7/Y che esprime una mutazione da Poliespansione in ARX frequentemente trovata in bambini con Epilessia farmaco-resistente

-Convulsioni catastrofiche associate ad una severa interneuronopatia.-La colonia di animali per ottenere il topo Arx(GCG)7/Y è in corso di importazione dal RIKEN Institute. Lo studio sarà fatto in collaborazione con il Prof Gecz (Università di Adelaide, Australia) e Dott.ssa Maria Passafaro (CNR, Milano).

-Modello murino della patologia umana associata ad una Poliespansione in ARX che provoca un grave difetto di attivazione di KDM5C;

Caratteristiche

Gene disease Card Proposta Risultati attesi

Arx(GCG)7/Y mouse


Nuovi farmaci epigenetici adatti a correggere o migliorare l’attività neuronale o mitigare le convulsioni nel modello murino di Epilessia umana associata al gene ARX

A partire dai dati già prodotti - Selezione di farmaci che correggono il difetto di espressione e di funzione del

regolatore cromatinico KDM5C

Identificazione di nuovi bersagli terapeutici per il trattamento dell’Epilessia farmaco-resistente


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