Investigacin Translacional en Enfermedades Neuromusculares Dr Cecilia JimnezMallebrera

Investigación Translacional en Enfermedades Neuromusculares: Dr. Cecilia Jiménez-Mallebrera

Hospital Materno-Infantil Sant Joan de Déu Quienes somos? CIBERER – Instituto de Salud Carlos III Medicina Metabólica Hereditaria. U-703. IP: Dr. R. Artuch Dept. Bioquímica Clínica. HSDJ Dept. Neurología (Dr. J Campistol) Enfermedades Neurológicas Minoritarias de base genética en el ámbito pediátrico http: //www. fsjd. org Unidad de Patología Neuromuscular (Dr. J. Colomer) • Errores congénitos metabolismo intermediario (aminoacidopatías y acidemias orgánicas) • Errores congénitos metabolismo neurotransmisores (IP: A. García-Cazorla) • Enfermedades Neuromusculares • Tratamiento con fármacos huérfano • Asistencia (neurólogos, neumólogos, cardiólogos, fisioterapeutas etc. . ) • Investigación Aplicada (Dr Jimenez-Mallebrera) • Ensayos Clínicos (Unidad Ensayos Clinicos) • Diagnóstico (Anatomía Patológica)

Translational Research “Investigators schooled in basic science who apply their discoveries of others to the prevention, diagnosis and treatment of human disease”

Objetivos Los objetivos de nuestra investigación son: • Profundizar en el conocimiento de la fisiopatología de las enfermedades neuromusculares infantiles para identificar posibles tratamientos & terapias. • Mejorar el diagnóstico patológico y molecular. Obtener un diagnóstico genético preciso en todos los pacientes e identificar los nuevos y biomarcadores y genes candidatos (consejo genético, diagnostico prenatal y participación en ensayos). • Facilitar la investigación en este campo creando y compartiendo recursos (e. g. , celulas musculares), colaborando con otros centros y formando a personal técnico e investigador. http: //www. fsjd. org

Líneas de Investigación Distrofias Musculares • Distrofinopatias: Ensayos clínicos (PTC-124 & salto de exón) COST exon skipping (http: //exonskipping. eu/) Papel de los mi. RNAs en la fibrosis e inflamación en DMD y como biomarcadores • Distrofias Musculares Congénitas (Ullrich, merosina, distroglicano, SEPN 1) Papel de la matriz extracelular y colágeno VI en las distrofias musculares Diagnóstico de las DMC y nuevos genes candidatos Resolución Genética de las Miopatías Congénitas • Distrofias Musculares Asociadas al gen de la Lamina A/C Afectación cardiológica Nuevos biomarcadores diagnosticos & pronósticos Miopatías Mitocondriales • Síndromes de depleción de ADN mitocondrial: gen TK 2

Retos Investigación ER • Financiación • Numero de muestras: “n” = casos/muestras necesarias para que los resultados se puedan interpretar correctamente: importancia de la colaboración • Tamaño muestras limitado: importancia cultivos y modelos • Desconocidas: causa genética desconocida, falta marcadores específicos

1. Conocimiento & Terapias: ¿Cómo? Hypothesis driven Open Hypothesis Transcriptomics, Proteomics Systems Biology Validation Experiments Theory Hypotheses

Ullrich Congenital Muscular Dystrophy (UCMD)

Microarrays c. DNA = cambios nivel expresión genes 62, 000 spots = 30000 human genes and linc. RNA (non-coding) • Extracción muestra: RNA total de biopsia múscular (100 ng) • label RNA Cy 3, Hybridisation, washing • Fluorescence intensity reading • Normalisation • Quality control (outliers)

Statistical Analysis: Rank Prod List of differentially expressed genes Comparación Down Up Total UCMD vs Control 70 (118) 319 (658) 389 UCMD vs CMD 29 (38) UCMD vs DMD 421 (552) Gene symbol MYH 8 RBP 4 CIDEC LGALS 7 ADIPOQ PLIN 1 S 100 B HMGCS 2 29 297 (643) 718 FC + 57. 7 + 19. 6 + 11. 6 + 10. 9 + 9. 6 + 9. 4 + 8. 0 + 7. 5 HLA-DQA 1 Gene description Myosin, heavy chain 8, skeletal muscle, perinatal Retinol binding protein 4 Cell death-inducing DFFA-like effector c Galectin 7 Adiponectin Perilipin 1 S 100 calcim binding protein B 3 -hydroxy-3 -m 3 thylglutaryl-Co. A synthase 2 Major histocompatibility complex, class II, DQ alpha 1 LEP Leptin + 5. 1 + 5. 3

Análisis funcional Term hsa 05416: Viral myocarditis hsa 04940: Type I diabetes mellitus hsa 05322: Systemic lupus erythematosus Genes FDR CAV 1, HLA-DRB 3, MYH 3, HLA-B, HLA-DMB, MYH 8, HLA-DQA 2, HLA-DQA 1, HLA-F, CCND 1, MYH 11, HLA-DRB 4, HLA-DPA 1, HLA-DPB 1, HLA-DOA 1. 33 E-06 HLA-DRB 1, HLA-DRB 3, HLA-DRB 4, IGF 2, HLA-DPA 1, HLADPB 1, HLA-B, HLA-DMB, HLA-DOA, HLA-DQA 2, HLA-DQA 1, HLA -F 5. 27 E-05 C 7, HLA-DRB 1, C 3, C 4 B, HLA-DRB 3, C 1 R, C 1 S, HLA-DMB, HLADQA 2, HLA-DQA 1, HIST 1 H 4 E, HLA-DRB 4, HLA-DPA 1, HLADPB 1, HLA-DOA, CTSG 1. 17 E-04 hsa 05330: Allograft rejection HLA-DRB 1, HLA-DRB 3, HLA-DRB 4, HLA-DPA 1, HLA-DPB 1, HLAB, HLA-DMB, HLA-DOA, HLA-DQA 2, HLA-DQA 1, HLA-F 1. 63 E-04 hsa 05332: Graft-versus-host disease HLA-DRB 1, HLA-DRB 3, HLA-DRB 4, HLA-DPA 1, HLA-DPB 1, HLAB, HLA-DMB, HLA-DOA, HLA-DQA 2, HLA-DQA 1, HLA-F 3. 44 E-04 hsa 04514: Cell adhesion molecules (CAMs) hsa 04510: Focal adhesion PTPRC, CADM 3, PTPRF, CD 8 A, HLA-DRB 1, HLA-DRB 3, HLA-B, HLA-DMB, HLA-DQA 2, HLA-DQA 1, HLA-F, CD 2, HLA-DRB 4, HLA -DPA 1, HLA-DPB 1, JAM 2, HLA-DOA 7. 55 E-04 CAV 1, MYL 5, TNXB, MYLK 3, COL 3 A 1, IGF 1, MYL 10, COL 5 A 2, COL 5 A 1, FLNA, MYL 9, CCND 1, LAMA 4, COL 6 A 6, COL 1 A 2, COL 6 A 1, COL 1 A 1, MYLK, THBS 4 0. 00192536

Inflamación: MHC Class I Macrófagos tipo M 2 CD 206+ CD 68 Los macrófagos tipo M 2 representan 74. 79% del total de macrófagos presentes CD 206 Villalta et al. Human Molecular Genetics, 2009 Posible tratamiento con CORTICOIDES ? ? ?

Fibrosis & Remodelación Matriz En el músculo de UCMD se observa un aumento del tejido conectivo Control UCMD % area occupied by Collagen Control 9. 82 ± 2. 07 UCMD 22. 61 ± 1. 85 DMD 25. 83 ± 1. 28 Gene symbol COL 1 A 1 COL 1 A 2 COL 8 A 1 COL 19 A 1 COL 3 A 1 COL 5 A 1 COL 14 A 1 COL 21 A 1 COL 12 A 1 COL 6 A 1 COL 9 A 3 COL 5 A 2 COL 6 A 6 DMD Gene description collagen, type I, alpha 1 collagen, type I, alpha 2 collagen, type VIII, alpha 1 collagen, type XIX, alpha 1 collagen, type III, alpha 1 collagen, type V, alpha 1 collagen, type XIV, alpha 1 collagen, type XXI, alpha 1 collagen, type XII, alpha 1 collagen, type VI, alpha 1 collagen, type IX, alpha 3 collagen, type V, alpha 2 collagen, type VI, alpha 6 FC 5. 5 4. 1 3. 9 3. 3 3. 2 2. 7 2. 6 2. 5 2. 4 q-value 4. 55 E-04 0. 002575758 0. 001909091 0. 002753623 0. 012030075 0. 00549505 0. 006990741 0. 023510896 0. 036917564 0. 02387707 0. 037535463 0. 047147434

Biglican

2. Mejorar Diagnostico: Biomarcadores (mi. RNAs)

2. Mejorar Diagnóstico: Identificación de nuevos genes “Genetic Resolution of Congenital Muscular Dystrophies: Application of Whole Exome Sequencing” CNAG 2014

3. Recursos investigación & Formación • Recursos: – Colección de cultivos musculares: diagnóstico, investigación y fases pre-clínicas ensayos – Cultivos fibroblastos – Ensayos: estudios colágeno VI en fibroblastos • Formación: – Practicum Grado (5 estudiantes 2 últimos años) – Proyectos Másters (2) – Estudiantes doctorado (2 en curso)

I. Ferrer Hosp. Bellvitge Redes & Colaboraciones M. Olivé Hospital Bellvitge A. M. Gómez-Foix, UB F. Munell & M. Roig Hosp. Vall d'Hebrón E. Rivas Hosp. Virgen del Rocio F. Muntoni P. Gallano, L. Gonzalez Hosp. Sant Pau J. Diaz Hosp. Sant Pau F. Gualandi R. Taylor R. Mc. Farland M. Meznaric M Sciacco & M Moggio B. de Paepe N. Deconninck L. De Meirleir

Proyecto Financiado Pendiente Financiacion Matriz Extracelular en la Homeostasis Muscular 80. 000 (Ministerio, FIS) 30. 000/año (investigador) Cultivos Primarios Músculo 0 Euros 14. 000/año (técnico) + 5. 000/año (consumibles) GDF-15 como biomarcador de Miopatías Mitocondriales 0 Euros 7. 000 (1 ano) Papel de los mi. RNAs en fibrosis e inflamación ed distrofias musculares y como biomarcadores 0 Euros 55. 100 (salario 2 años investigador) Apoyo psico-social para niños y adolescentes con enfermedades neuromusculares y sus familias 0 Euros 28. 264

Campaña de Difusión y Captación Financiación Privada