CIBB

Visão Geral

Resumo do Projecto

A ataxia espinocerebelosa do tipo 3 (SCA3) ou doença de Machado-Joseph (MJD) é a SCA autossómica dominante mais prevalente no mundo, levando a manifestações clínicas graves e à morte prematura. A SCA3 é causada por uma expansão de repetições CAG >52 no gene MJD1, resultando num trato poliQ expandido na região codificadora da proteína ataxina-3 (atx3) que adquire uma função tóxica, acumula-se nos neurónios e promove a formação de inclusões intranucleares insolúveis. A SCA3 é uma doença multissistémica com degeneração dos tratos espinocerebelares, dos núcleos do tronco cerebral, do estriado, da substância negra e do núcleo subtalâmico. A ataxia começa na meia-idade, com ataxia cerebelar proeminente, paralisia supranuclear do olhar e neuropatia periférica, evoluindo para incapacidade grave e morte.

O colesterol, um componente essencial do cérebro, e o seu metabolismo local estão envolvidos em muitas doenças neurodegenerativas. A barreira hemato-encefálica (BHE) é impermeável ao colesterol; por conseguinte, a homeostase do colesterol no sistema nervoso central (SNC) representa um equilíbrio entre a biossíntese e a eliminação in situ. A CYP46A1, uma enzima específica do SNC, converte o colesterol em 24-hidroxicolesterol, que pode atravessar livremente a BHE e ser degradado no fígado. Através da dupla ação de iniciar o efluxo do colesterol e ativar a via de síntese do colesterol, o CYP46A1 é a enzima chave que assegura a renovação do colesterol no cérebro.

Nos seres humanos e nos modelos de ratinhos, a atividade do CYP46A1 está alterada em várias doenças neurodegenerativas, incluindo as SCA. Em ratos, a modulação da atividade do CYP46A1 demonstrou atenuar as manifestações das doenças de Alzheimer, Huntington, Nieman-Pick tipo C e SCA3. Estudos em animais revelaram que os efeitos da atividade do CYP46A1 não se limitam à manutenção do colesterol, mas envolvem também vias celulares críticas, como a transcrição de genes, a endocitose, a eliminação de proteínas mal dobradas, o transporte vesicular e a transmissão sináptica. A forma como o CYP46A1 pode exercer um controlo central destas funções cerebrais essenciais é uma questão por responder que está a ser investigada.
A injeção intra-cerebelar de AAVs que codificam CYP46A1 em modelos de ratinhos SCA3 reduziu a acumulação de atx3 mutante e foi neuroprotectora, atenuando as deficiências motoras associadas à doença. Embora os AAVs tenham sido amplamente utilizados como veículos para a transferência de genes para o SNC, esta abordagem é uma via invasiva de entrega, envolvendo riscos cirúrgicos e com limitações consideráveis do ponto de vista clínico e translacional.

Tiraremos partido de um vetor AAV com capacidade para ultrapassar a BBB e tropismo para o SNC - a variante PHP.eB-AAV. Em particular, investigaremos a expressão do CYP46A1 em regiões específicas do cérebro destes ratinhos e analisaremos a redução dos agregados da proteína atx3 mutante, a eficácia no alívio das deficiências motoras e a melhoria da neuropatologia dos ratinhos Tg tratados. Paralelamente, utilizaremos um modelo celular humano de SCA3 (neurónios derivados de iPSC de pacientes com MJD) que serão infectados com o mesmo vetor, a fim de complementar e corroborar o papel benéfico do CYP46A1 nesta doença. Iremos focar-nos particularmente nas modificações lipídicas e na assinatura transcriptómica de ambos os modelos de SCA3, com especial interesse para o papel do comprometimento do metabolismo do colesterol e da (des)regulação dos genes envolvidos nas vias do CYP46A1. Isto será crucial para compreender o mecanismo pelo qual a administração do CYP46A1 pode ter impacto na regulação positiva ou negativa dos genes induzida pelo atx3 mutante e reforçar a sua ação no sentido de se tornar um bom candidato para o tratamento da DMJ. Para além disso, acreditamos que a novidade na utilização de uma estratégia não invasiva de entrega de CYP46A1 trará grandes promessas como uma abordagem terapêutica relevante não só para a DMJ mas também para outras SCAs. Finalmente, como investigadores e cidadãos, acreditamos que temos o dever de mostrar a relevância e a aplicabilidade do nosso trabalho. Neste contexto, concebemos uma tarefa de comunicação de ciência, na qual iremos promover actividades orientadas para a sociedade no decurso do projeto. Estas incluirão não só o envolvimento de doentes com DMJ, mas também de escolas e do público em geral.

Objectivos Principais

Este projeto centra-se em dois objectivos principais: i) investigar se uma administração não invasiva de CYP46A1 melhorará o fenótipo da doença num modelo de ratinho SCA3 com patologia estabelecida e ii) revelar o(s) mecanismo(s) subjacente(s) ao efeito neuroprotector desta enzima em modelos SCA3.