La ataxia de Friedreich inducida por células madre pluripotentes modela la inestabilidad intergeneracional de repetición del triplete GAATTC.
Año de publicación:
2010
Identificación de PubMed:
21040903
Subvenciones de financiación:
Resumen público:
Utilizando tecnología de reprogramación, las células de la piel de personas con enfermedades genéticas pueden convertirse en células madre pluripotentes autorrenovables (células madre pluripotentes inducidas; iPSC). Estamos utilizando iPSC en investigaciones para comprender la enfermedad neurodegenerativa hereditaria, la ataxia de Friedreich (FRDA). FRDA pertenece a un grupo de enfermedades llamadas enfermedades de "repetición triple", porque son causadas por la expansión de una secuencia de tres "letras" de ADN. En el caso de FRDA, el triplete repetido es GAA. Normalmente hay unas pocas repeticiones (<30) de esta secuencia en un gen llamado frataxina; las repeticiones no están en la parte del gen que codifica la proteína; en cambio, están en un "intrón". Los intrones son partes normales de genes en el ADN que se eliminan cuando el ADN se copia para producir ARN, que guía la producción de la proteína. En las personas que padecen la enfermedad, hay más de 100 copias de GAA dentro de uno de los intrones; esto hace que el ADN alrededor de las repeticiones se inactive, lo que desactiva el gen fraxina. El gen fraxina es necesario para que se establezcan conexiones adecuadas entre las células nerviosas. Si no hay suficiente proteína fraxina, los nervios comienzan a degenerar, provocando debilidad y falta de equilibrio. La expansión patológica de la secuencia GAA ocurre entre generaciones durante el desarrollo de las células germinales. Las personas con un número normal de repeticiones GAA pueden tener hijos con un número muy mayor de repeticiones, lo que provoca la enfermedad. Descubrimos que cuando tomamos células de la piel de personas que ya tenían grandes expansiones, la región se expandió aún más cuando las células fueron reprogramadas. Esta es la primera vez que alguien ha visto un cambio dramático como este como resultado de la reprogramación de las células. Pensamos que el mismo proceso molecular que provoca la expansión intergeneracional también provoca la expansión provocada por la reprogramación. Este es un ejemplo real de una "enfermedad en un plato", en el que podemos estudiar las causas de una enfermedad a medida que ocurre.
Resumen científico:
La enfermedad neurodegenerativa hereditaria, la ataxia de Friedreich (FRDA), es causada por hiperexpansiones de repeticiones del triplete GAATTC dentro del primer intrón del gen FXN, que codifica la proteína mitocondrial frataxina. Las repeticiones largas de GAATTC provocan el silenciamiento de genes mediado por heterocromatina y la pérdida de frataxina en los individuos afectados. Informamos la derivación de células madre pluripotentes inducidas (iPSC) de fibroblastos de pacientes con FRDA mediante reprogramación de factores de transcripción. La represión del gen FXN se mantiene en las iPSC, al igual que las firmas de expresión genética global que reflejan la enfermedad humana. Las repeticiones GAATTC únicamente en FXN en las iPSC exhiben una inestabilidad repetida similar a las familias de pacientes, donde se expanden y/o contraen con cambios discretos de longitud entre generaciones. La enzima reparadora de desajustes MSH2, implicada en la inestabilidad de repetición en otras enfermedades de repetición triplete, se expresa altamente en células pluripotentes y ocupa el intrón 1 de FXN, y el silenciamiento por shRNA de MSH2 impide la expansión repetida, lo que proporciona una posible explicación molecular para la expansión repetida en FRDA.