Inactivación selectiva de la porción del gen CACNA1A responsable de la ataxia espinocerebelosa de tipo 6 (SCA6)

Amparo Tolosa, Genética Médica News

 

SCA6

Estructura del cerebelo, tejido nervioso afectado en la SCA6. Imagen: CC0.

Investigadores de la Universidad de Chicago han conseguido inactivar de forma selectiva la porción del gen CACNA1A responsable de causar la ataxia espinocerebelosa de tipo 6 (SCA6) mediante la utilización de microARNs.

El gen CACNA1A codifica para dos productos proteicos diferentes.  Uno de ellos es α1A, un componente de un canal de calcio vital para la célula, que se expresa principalmente en el tejido nervioso. El otro, α1ACT, es un factor de transcripción regulador de la expresión de genes implicados en el desarrollo nervioso y de la células de Purkinje. α1ACT contiene un tramo de repeticiones del aminoácido glutamina que cuando se expande de forma patológica, altera la función de la proteína y da lugar a la enfermedad ataxia espinocerebelosa  de tipo 6. Esta enfermedad neurodegenerativa, de patrón hereditario autosómico dominante y poco frecuente, se caracteriza por su aparición tardía y la aparición progresiva de diversas alteraciones funcionales del cerebelo, como por ejemplo, la coordinación motora.

La traducción a proteína de α1ACT está determinada por la existencia de un sitio de entrada al ribosoma (IRES por sus siglas en inglés) localizado tras la secuencia que codifica para la subunidad del canal de calcio. La eliminación de este sitio impide la expresión de α1ACT sin afectar la de α1A. Por esta razón, los investigadores se plantearon si bloquear el IRES en los casos en los que hubiera una expansión patológica del tramo de poliglutaminas de la proteína, podría utilizarse como aproximación terapéutica para el tratamiento de la enfermedad.

En primer lugar, en el estudio, los investigadores crearon un modelo de la enfermedad en ratón en el que estudiar la utilidad de bloquear la secuencia IRES que media la traducción de la proteína α1A. Los investigadores utilizaron un virus adenoasociado como vehículo para introducir de forma específica la secuencia codificante de α1ACT en las células de Purkinje. De este modo, observaron que al introducir α1ACT con un número excesivo de repeticiones de poliglutamina  se producía degeneración de las células de Purkinje, en comparación a cuando se introducía α1ACT con un número normal de repeticiones. La alteración de la función de estas células provocaba la aparición temprana de ataxia y déficits motores en los animales, replicando lo que sucede en los pacientes con SCA6.

Gracias a las nuevas técnicas de edición genética estamos más cerca que nunca de poder modificar de forma precisa y eficaz el genoma humano, y por tanto reparar mutaciones que dan lugar a proteínas anómalas. Imagen: síntesis de proteínas. Imagen: Nicolle Rager, National Science Foundation [Public domain], via Wikimedia Commons

Al bloquear la secuencia IRES cuando hay una expansión patológica del tramo de proteínas, se inactiva la porción del gen CACNA1A que da lugar a una proteína tóxica y se alivia el fenotipo de ataxia y degeneración de células del cerebelo . Imagen: síntesis de proteínas. Imagen: Nicolle Rager, National Science Foundation [Public domain], via Wikimedia Commons

A continuación, mediante aproximaciones bioinformáticas, el equipo identificó un microARN, miR-3191-5p, dirigido a la región IRES de α1ACT, con el que potencialmente podrían bloquear su acción. En cultivo celular este microARN inhibía la expresión de α1ACT. Entonces, introdujeron este microARN en los ratones a los que se había inyectado la copia de α1ACT con la expansión patológica y observaron que se prevenía el fenotipo de ataxia y la degeneración de las células de Purkinje observado.

“Hemos sido capaces de atacar quirúrgicamente la porción tóxica del gen,” señala Christopher Gomez, director del estudio. “Es una técnica para apagar genes causantes de enfermedades que podría tener pocos efectos colaterales.”

La inyección de miR-3191-5p en ratones control no provocaba ningún fenotipo anormal en cerebro, cerebelo, corazón, pulmón, hígado o riñón, lo que indica que su utilización es bien tolerada por los animales. Esto lleva a los investigadores a considerar que su utilización como aproximación terapéutica es prometedora en el modelo de ratón y quizás en un futuro, en humanos.

No obstante antes de plantear su utilización en los pacientes con SCA6 causada por la expansión en el tramo de poliglutaminas de α1ACT, los autores reconocen que será necesario validar los resultados obtenidos en el trabajo y mejorar la eficacia de la administración de microARNs con adenovirus, así como asegurar la ausencia de su acción sobre otras dianas no deseadas. Además, la misma técnica podría ser utilizada para bloquear la producción de proteínas con mutaciones causantes de enfermedades, cuando son codificadas por genes que dan lugar a más de un producto génico.

“Esto nos prepara para ser capaces de utilizar la misma estrategia con otras moléculas que podrían suprimir otros genes,” señala Gomez. “Abre muchas más puertas que podrían responder cómo podemos utilizarlo en tratamientos para humanos.”

Referencia: Miyazaki Y, et al. An miRNA-mediated therapy for SCA6 blocks IRES-driven translation of the CACNA1A second cistron. Sci Transl Med. 2016. Doi: 10.1126/scitranslmed.aaf5660

Fuente: New technique targets gene that causes neurodegenerative disease. https://sciencelife.uchospitals.edu/2016/07/13/new-technique-targets-gene-that-causes-neurodegenerative-disease/

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