Entendiendo las Distrofias Musculares Relacionadas con el Colágeno VI
Una mirada a los COL6-RDs y sus posibles opciones de tratamiento.
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Tabla de contenidos
- Causas de los COL6-RDs
- Variantes genéticas y sus efectos
- Tratamientos potenciales
- Importancia de los modelos animales
- Creando un modelo de ratón humanizado
- Analizando el modelo de ratón
- Pruebas de fuerza y función muscular
- Examen histológico
- Direcciones futuras de investigación
- Conclusión
- Fuente original
- Enlaces de referencia
Las distrofias musculares relacionadas con el colágeno VI (COL6-RDS) son un grupo de desórdenes que afectan los músculos. La gravedad de estas condiciones puede variar mucho. Por un lado, tenemos el tipo Ullrich, que es muy severo y puede poner en riesgo la vida desde los primeros años. Por otro lado, está la forma de Bethlem, que es más leve. Las personas con estas condiciones suelen experimentar debilidad muscular, rigidez en las articulaciones y problemas para respirar al ir envejeciendo. En los casos más severos, los síntomas aparecen al nacer, mientras que los casos más leves suelen mostrar síntomas en la adultez joven.
Causas de los COL6-RDs
La raíz de los COL6-RDs radica en problemas con el colágeno VI, una proteína que juega un papel importante en la fuerza y salud muscular. Esta proteína se encuentra en varias partes del cuerpo, incluyendo los músculos. Tres genes principales-COL6A1, COL6A2 y COL6A3-son responsables de producir las diferentes partes del colágeno VI. Mutaciones o problemas con estos genes pueden llevar a las condiciones que vemos en los COL6-RDs.
Variantes genéticas y sus efectos
En la mayoría de los casos, los problemas con el colágeno VI ocurren debido a variantes genéticas heredadas, pero también pueden suceder de manera aleatoria sin antecedentes familiares. Algunos problemas comunes incluyen cambios en áreas específicas de la proteína colágeno VI que pueden interrumpir su función. Una mutación específica ocurre en una parte del gen COL6A1, llevando a un trozo problemático de ARN que puede empeorar los síntomas de la enfermedad. La investigación muestra que esta mutación está presente en aproximadamente la mitad del ARN producido en individuos con el tipo severo Ullrich.
Tratamientos potenciales
Las opciones de tratamiento actuales se centran principalmente en manejar los síntomas mediante fisioterapia y apoyo respiratorio, ya que aún no hay terapias específicas disponibles. Sin embargo, abordar la causa genética de la condición es un área emocionante de investigación. Los científicos están investigando el uso de oligonucleótidos antisentido (ASOs), un tipo de tratamiento que podría potencialmente saltarse áreas problemáticas en el ARN y ayudar a producir una versión más saludable del colágeno VI.
Importancia de los modelos animales
Para entender mejor la enfermedad y probar nuevos tratamientos, los científicos necesitan modelos animales que imiten la condición humana. Los modelos animales tradicionales, como los ratones, tienen limitaciones porque sus secuencias genéticas pueden diferir significativamente de los humanos. Los avances recientes en tecnología de edición del genoma permiten a los científicos introducir genes humanos en el ADN de ratones. Este proceso, conocido como humanización genómica, puede crear mejores modelos para estudiar enfermedades humanas.
Creando un modelo de ratón humanizado
Los investigadores han creado un nuevo modelo de ratón que está parcialmente humanizado al cambiar partes del gen del colágeno VI para que coincidan con la versión humana. Este modelo de ratón incluye una mutación clave del gen COL6A1 que se sabe causa síntomas severos. Al usar este ratón modificado, los investigadores pueden investigar cómo progresa la enfermedad, así como probar tratamientos potenciales que apunten a la mutación específica.
Analizando el modelo de ratón
El estudio del ratón humanizado implica varios pasos. Primero, los científicos verificaron que el cambio genético fue exitoso. También examinaron los tejidos musculares de estos ratones para ver qué tan bien trabajaban juntos las partes humanas y de ratón del gen. Los resultados mostraron que el gen híbrido producía las proteínas esperadas, lo que sugiere que el modelo es válido para estudiar los COL6-RDs.
Pruebas de fuerza y función muscular
Los investigadores evaluaron la fuerza muscular de los ratones humanizados a diferentes edades. Se encontró que estos ratones eran más débiles que los ratones normales, lo que es un signo de distrofia muscular, una característica clave de los COL6-RDs. También se revisó si había signos de daño muscular, y aunque se observaron algunos síntomas leves, no se presentaron claros signos de daño severo.
Examen histológico
Además de las pruebas de fuerza, los científicos observaron los tejidos musculares bajo un microscopio para ver si tenían los signos de daño esperados en la distrofia muscular. Notaron que ciertas características anormales estaban presentes pero no eran severas, lo que sugiere que, aunque el modelo refleja algunos aspectos de la enfermedad, puede no replicar completamente los casos más severos vistos en humanos.
Direcciones futuras de investigación
La creación de este modelo de ratón representa un paso importante hacia un mejor entendimiento y tratamiento de los COL6-RDs. Abre posibilidades para probar terapias génicas que podrían abordar los problemas genéticos subyacentes. Si bien el modelo de ratón muestra promesas, los investigadores reconocen que tiene algunas limitaciones, incluyendo su gravedad más leve en comparación con los pacientes humanos más afectados.
Conclusión
Los COL6-RDs son condiciones complejas que involucran varios síntomas y desafíos. El desarrollo de nuevos modelos animales que reflejen con precisión las condiciones humanas es crucial para avanzar en nuestro conocimiento de estos trastornos y encontrar tratamientos efectivos. A medida que la ciencia continúa evolucionando, la esperanza es que se puedan desarrollar terapias que aborden específicamente las causas genéticas de los COL6-RDs, mejorando la calidad de vida de quienes están afectados.
Título: A humanized knock-in Col6a1 mouse recapitulates a deep-intronic splice-activating variant
Resumen: Antisense therapeutics such as splice-modulating antisense oligonucleotides (ASOs) are promising tools to treat diseases caused by splice-altering intronic variants. However, their testing in animal models is hampered by the generally poor sequence conservation of the intervening sequences between human and other species. Here we aimed to model in the mouse a recurrent, deep-intronic, splice-activating, COL6A1 variant, associated with a severe form of Collagen VI-related muscular dystrophies (COL6-RDs), for the purpose of testing human-ready antisense therapeutics in vivo. The variant, c.930+189C>T, creates a donor splice site and inserts a 72-nt-long pseudoexon, which, when translated, acts in a dominant-negative manner, but which can be skipped with ASOs. We created a unique humanized mouse allele (designated as "h"), in which a 1.9 kb of the mouse genomic region encoding the amino-terminus (N-) of the triple helical (TH) domain of collagen 1(VI) was swapped for the human orthologous sequence. In addition, we also created an allele that carries the c.930+189C>T variant on the same humanized knock-in sequence (designated as "h+189T"). We show that in both models, the human exons are spliced seamlessly with the mouse exons to generate a chimeric mouse-human collagen 1(VI) protein. In homozygous Col6a1 h+189T/ h+189T mice, the pseudoexon is expressed at levels comparable to those observed in heterozygous patients muscle biopsies. While Col6a1h/h mice do not show any phenotype compared to wild-type animals, Col6a1 h/ h+189T and Col6a1 h+189T/ h+189T mice have smaller muscle masses and display grip strength deficits detectable as early as 4 weeks of age. The pathogenic h+189T humanized knock-in mouse allele thus recapitulates the pathogenic splicing defects seen in patients biopsies and allows testing of human-ready precision antisense therapeutics aimed at skipping the pseudoexon. Given that the COL6A1 N-TH region is a hot-spot for COL6-RD variants, the humanized knock-in mouse model can be utilized as a template to introduce other COL6A1 pathogenic variants. This unique humanized mouse model thus represents a valuable tool for the development of antisense therapeutics for COL6-RDs.
Autores: Carsten G Bonnemann, V. Bolduc, F. Guirguis, B. Lubben, L. Trank, S. Silverstein, A. Brull, M. Nalls, J. Cheng, L. Garrett
Última actualización: 2024-03-22 00:00:00
Idioma: English
Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.21.581572
Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.21.581572.full.pdf
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