Investigación Translacional en Enfermedades Neuromusculares:

Dr. Cecilia Jiménez-Mallebrera

CIBERER – Instituto de Salud Carlos III Medicina Metabólica Hereditaria. U-703.

IP: Dr. R. ArtuchDept. Bioquímica Clínica. HSDJ

Hospital Materno-Infantil Sant Joan de Déu

Dept. Neurología(Dr. J Campistol)

Enfermedades Neurológicas Minoritarias de base genética en

el ámbito pediátricohttp://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)

Quienes somos?

Translational Research

“Investigators schooled in basic science who apply their discoveries or discoveries of others to the prevention, diagnosis and treatment of

human disease”

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

Objetivos

Líneas de InvestigaciónDistrofias Musculares

• Distrofinopatias: Ensayos clínicos (PTC-124 & salto de exón)COST exon skipping (http://exonskipping.eu/)Papel de los miRNAs en la fibrosis e inflamación en DMD y como

biomarcadores• Distrofias Musculares Congénitas (Ullrich, merosina, distroglicano, SEPN1)

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/CAfectación cardiológicaNuevos biomarcadores diagnosticos & pronósticos

Miopatías Mitocondriales

• Síndromes de depleción de ADN mitocondrial: gen TK2

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

Hypothesis driven

Theory

Open Hypothesis

Hypotheses

Experiments

Transcriptomics, ProteomicsSystems Biology

Validation

1. Conocimiento & Terapias: ¿Cómo?

Ullrich Congenital Muscular Dystrophy (UCMD)

•Extracción muestra: RNA total de biopsia múscular (100 ng)

• label RNA Cy3, Hybridisation, washing

• Fluorescence intensity reading

• Normalisation

• Quality control (outliers)

62,000 spots = 30000 human genes and lincRNA (non-coding)

Microarrays cDNA = cambios nivel expresión genes

Comparación Down Up Total

UCMD vs Control 70 (118) 319 (658) 389

UCMD vs CMD 29 (38) 29

UCMD vs DMD 421 (552) 297 (643) 718

List of differentially expressed genes

Statistical Analysis: Rank Prod

Gene symbol Gene description FCMYH8 Myosin, heavy chain 8, skeletal muscle, perinatal + 57.7RBP4 Retinol binding protein 4 + 19.6CIDEC Cell death-inducing DFFA-like effector c + 11.6LGALS7 Galectin 7 + 10.9ADIPOQ Adiponectin + 9.6PLIN1 Perilipin 1 + 9.4S100B S100 calcim binding protein B + 8.0HMGCS2 3-hydroxy-3-m3thylglutaryl-CoA synthase 2 + 7.5

HLA-DQA1 Major histocompatibility complex, class II, DQ alpha 1 + 5.3

LEP Leptin + 5.1

Análisis funcional

Term Genes FDRhsa05416:Viral myocarditis

CAV1, HLA-DRB1, HLA-DRB3, MYH3, HLA-B, HLA-DMB, MYH8, HLA-DQA2, HLA-DQA1, HLA-F, CCND1, MYH11, HLA-DRB4, HLA-DPA1, HLA-DPB1, HLA-DOA 1.33E-06

hsa04940:Type I diabetes mellitusHLA-DRB1, HLA-DRB3, HLA-DRB4, IGF2, HLA-DPA1, HLA-DPB1, HLA-B, HLA-DMB, HLA-DOA, HLA-DQA2, HLA-DQA1, HLA-F 5.27E-05

hsa05322:Systemic lupus erythematosus C7, HLA-DRB1, C3, C4B, HLA-DRB3, C1R, C1S, HLA-DMB, HLA-

DQA2, HLA-DQA1, HIST1H4E, HLA-DRB4, HLA-DPA1, HLA-DPB1, HLA-DOA, CTSG 1.17E-04

hsa05330:Allograft rejection

HLA-DRB1, HLA-DRB3, HLA-DRB4, HLA-DPA1, HLA-DPB1, HLA-B, HLA-DMB, HLA-DOA, HLA-DQA2, HLA-DQA1, HLA-F 1.63E-04

hsa05332:Graft-versus-host disease

HLA-DRB1, HLA-DRB3, HLA-DRB4, HLA-DPA1, HLA-DPB1, HLA-B, HLA-DMB, HLA-DOA, HLA-DQA2, HLA-DQA1, HLA-F 3.44E-04

hsa04514:Cell adhesion molecules (CAMs) PTPRC, CADM3, PTPRF, CD8A, HLA-DRB1, HLA-DRB3, HLA-B,

HLA-DMB, HLA-DQA2, HLA-DQA1, HLA-F, CD2, HLA-DRB4, HLA-DPA1, HLA-DPB1, JAM2, HLA-DOA 7.55E-04

hsa04510:Focal adhesionCAV1, MYL5, TNXB, MYLK3, COL3A1, IGF1, MYL10, COL5A2, COL5A1, FLNA, MYL9, CCND1, LAMA4, COL6A6, COL1A2, COL6A1, COL1A1, MYLK, THBS4 0.00192536

Macrófagos tipo M2 CD206+

Villalta et al. Human Molecular Genetics, 2009

CD68

CD20

6

Los macrófagos tipo M2 representan 74.79% del total de macrófagos presentes

Posible tratamiento con CORTICOIDES ???

Inflamación: MHC Class I

Fibrosis & Remodelación Matriz

% area occupied by Collagen

Control 9.82 ± 2.07

UCMD 22.61 ± 1.85

DMD 25.83 ± 1.28

Control DMD

En el músculo de UCMD se observa un aumento del tejido conectivo

Gene symbol Gene description FC q-valueCOL1A1 collagen, type I, alpha 1 5.5 4.55E-04COL1A2 collagen, type I, alpha 2 4.1 0.002575758COL8A1 collagen, type VIII, alpha 1 4.1 0.001909091COL19A1 collagen, type XIX, alpha 1 4.1 0.001909091COL3A1 collagen, type III, alpha 1 3.9 0.002753623COL5A1 collagen, type V, alpha 1 3.3 0.012030075COL14A1 collagen, type XIV, alpha 1 3.3 0.00549505COL21A1 collagen, type XXI, alpha 1 3.2 0.006990741COL12A1 collagen, type XII, alpha 1 2.7 0.023510896COL6A1 collagen, type VI, alpha 1 2.6 0.036917564COL9A3 collagen, type IX, alpha 3 2.6 0.02387707COL5A2 collagen, type V, alpha 2 2.5 0.037535463COL6A6 collagen, type VI, alpha 6 2.4 0.047147434

UCMD

Biglican

Biglican

2. Mejorar Diagnostico: Biomarcadores (miRNAs)

“Genetic Resolution of Congenital Muscular Dystrophies: Application of Whole Exome Sequencing”

CNAG 2014

2. Mejorar Diagnóstico: Identificación de nuevos genes

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)

M. Meznaric M Sciacco & M MoggioB.de PaepeN. Deconninck

L. De Meirleir

F. Muntoni

F. Gualandi

R. TaylorR. McFarland

I. Ferrer Hosp. Bellvitge

M. OlivéHospital Bellvitge

A.M. Gómez-Foix, UB

F. Munell & M. RoigHosp. Vall d'Hebrón

E. RivasHosp. Virgen del Rocio

P. Gallano, L. GonzalezHosp. Sant Pau

J. DiazHosp. Sant Pau

Redes & Colaboraciones

Proyecto Financiado PendienteFinanciacion

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 miRNAs 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