Inhibició del catabolisme de la lisina mitjançant teràpia gènica com a aproximació terapèutica per a l’Acidúria Glutàrica tipus 1

Abstract

[cat] L'acidúria glutàrica tipus 1 (AG1) és una malaltia metabòlica hereditària causada per la deficiència enzimàtica de glutaril-CoA deshidrogenasa (GCDH), una proteïna implicada en el catabolisme de la lisina, el triptòfan i la hidroxilisina. La deficiència de GCDH, dona lloc a l’acumulació de glutaril-CoA i dels seus derivats dicarboxílics: l’àcid glutàric (GA) i el 3-hidroxiglutàric (3-OHGA). Aquests es concentren principalment al sistema nerviós central (SNC), provocant alteracions neurològiques associades a lesions irreversibles en la regió estriatal i trastorns del moviment, que acaben sent inhabilitants per als pacients. El debut clínic de la malaltia es dona principalment entre els 3 i 36 mesos d’edat, iniciant-se amb una crisi encefalopàtica aguda (CEA) que sorgeix d’un esdeveniment precipitant com ara un episodi de febre, infeccions o dejuni, entre d’altres. Actualment, l’AG1 es pot detectar de forma precoç ja que es troba inclosa al Programa de Cribratge Neonatal (PCN) de molts països. Tanmateix, actualment no existeix cap tractament curatiu per a la malaltia. La única opció terapèutica és una dieta preventiva, basada principalment en una restricció dietètica de lisina i la suplementació amb carnitina, així com amb la prevenció del catabolisme en moments crítics. D’aquesta manera s’aconsegueix prevenir l’aparició del dany estriatal en dos terços dels pacients, però tot i mantenir una bona adherència a la dieta, encara hi ha un nombre significatiu de pacients que desenvolupen crisis encefalopàtiques, donant lloc a alteracions psicomotores greus i permanents. A més, una de les principals limitacions d’aquesta teràpia metabòlica és que la lisina no es pot restringir per complet de la dieta degut a que es tracta d’un aminoàcid essencial. S'evidencia així, la necessitat de desenvolupar noves teràpies eficaces per a l’AG1. Aquesta tesi proposa l’exploració de la inhibició de la via del catabolisme de la lisina com a possible estratègia terapèutica per a l’AG1. Concretament, el silenciament de l'enzim 2-aminoadípic semialdehid sintasa (AASS) com a teràpia de reducció de substrat amb l’objectiu de disminuir la generació, i conseqüent, acumulació dels metabòlits neurotòxics.

En un primer bloc experimental, s’ha desenvolupat l’estratègia de teràpia gènica basada en la inhibició de l’enzim AASS mitjançant un microRNA artificial (miRNA, per les seves sigles en anglès) dirigit al transcrit de l’AASS. La validació en línies cel·lulars humanes i murines ha permès seleccionar un miR_AASS amb eficiència i especificitat per al silenciament de l’AASS. En un segon bloc, per tal d’avaluar in vivo el potencial terapèutic del miR_AASS encapsidat en un virus adenoassociat 9 (AAV9_miR_AASS), s’ha treballat amb ratolins Gcdh−/− com a model animal de l’AG1. L’estudi de la utilització de diferents serotips d’AAV9, vies i períodes d’administració, ha demostrat que l’administració sistèmica de l’AAV9_miR_AASS en període neonatal, és aquella que permet induir de manera òptima el silenciament de l’AASS al nucli estriat, la principal estructura cerebral afectada a l’AG1. En estudis a un i sis mesos post-tractament, s’ha observat la reducció de l’expressió de proteïna AASS, i conseqüentment, un efecte terapèutic en la disminució de l’acumulació de metabòlits neurotòxics en el nucli estriat i teixits perifèrics. En condicions de sobrecàrrega de lisina, en les que s’indueix un fenotip sever en el model de ratolí AG1, l’administració intravenosa de l’AAV9_miR_AASS rescata l'acumulació de metabòlits neurotòxics a la regió estriatal, fins als sis mesos post- tractament. Mentre que en aquestes condicions el model de ratolí AG1 mostra alteracions neuropatològiques que recapitulen el fenotip clínic humà, l’administració de l’AAV9_miR_AASS proporciona un efecte neuroprotector enfront la lesió estriatal, fins a recuperar-ne la pèrdua de pes i la supervivència, compromesa per l’exposició a dieta alta en lisina. Així doncs, els resultats d’aquesta tesi mostren que la inhibició del catabolisme de la lisina, en concret de l’AASS, a través de l’AAV9_miR_AASS prevé la inducció de les principals alteracions patològiques en ratolins Gcdh−/−, suggerint el seu potencial terapèutic per a l’AG1.