La comprensione dei meccanismi, che portano alla disfunzione del cervello, è un prerequisito essenziale per il trattamento di disordini come la sindrome di Rett.
Una delle ragioni del perché sia più difficile comprendere disordini cerebrali, piuttosto che di altri organi, risiede nella grande diversità cellulare del cervello. La funzione di quest’organo dipende infatti dal contributo individuale di molti tipi di cellule diverse, tra loro connesse.
La sindrome di Rett è uno dei pochi disordini neurologici che possono essere chiaramente correlati alla funzione anormale di un gene (il gene MECP2) e per il quale esiste un modello animale.
Da ciò che si conosce della funzione della proteina MeCP2 nella cellula, risulta chiaro che la sua assenza possa causare una deregolazione dell’espressione di altri geni del cervello.
Fino ad ora però, l’identificazione di questi geni deregolati è risulatata molto difficile. Una delle ragioni di tale difficoltà può risiedere nella complessità del sistema cellulare utilizzato per questi esperimenti (in pratica, vengono usati estratti cerebrali), ma si spera che l’uso di un sistema cellulare “in vitro” possa facilitare l’identificazione.
Dato che alcuni studi dei modelli murini hanno suggerito la deregolazione dell’espressione di uno dei maggiori fattori di crescita nel cervello, detto BDNF, abbiamo anche pianificato lo studio dell’espressione di questo gene.
In effetti, BDNF è richiesto per il normale sviluppo del cervello ed è quindi possibile che almeno alcune delle alterazioni cerebrali, viste nei pazienti Rett, possano essere causate da livelli anormali di BDNF.

La sindrome di Rett è un disordine che si distingue da altre patologie neurologiche poiché lo sviluppo del cervello appare completamente normale fino a circa un anno di vita.
La sindrome di Rett è causata da mutazioni nel gene codificante per la Methyl-CpG-Binding protein, MeCP2, che funziona come repressore trascrizionale. I repressori trascrizionali agiscono spegnendo altri geni specifici, di modo che questi non possano più produrre le proteine per le quali codificano.
La Rett ha un ampio spettro di sintomi, che vanno da quelli di una sindrome classica (movimenti ripetitivi delle mani, isolamento sociale, atassia, crisi epilettiche, spasticità, ansietà), a forme meno severe e difficilmente distinguibili da altri ritardi mentali o dall’autismo.
In questo progetto di ricerca, useremo topi con mutazioni nel gene MECP2, per esaminare cosa vada storto nel normale sviluppo del cervello e perché.
Ci concentreremo in modo specifico sullo sviluppo post-natale e sulla plasticità della corteccia cerebrale, la parte del cervello responsabile delle funzioni sensoriali, motorie e cognitive. Si pensa infatti che questa parte del cervello sia quella maggiormente disturbata nei pazienti Rett.
Lo scopo di questi esperimenti è di identificare come lo sviluppo della comunicazione tra neuroni sia disturbato dalle mutazioni del gene MECP2, nella sindrome di Rett.

Gregory David
New York University School of Medicine
Contributo dell’alterazione dell’eterocromatina alla patogenesi della sindrome di Rett
$100.000
Sponsor della ricerca: Data Associates

La sindrome di Rett è un disordine neurologico, che colpisce principalmente le bambine dopo i due anni di vita. I sintomi includono ritardo mentale e perdita dellecapacità fisiche e verbali.
La malattia è causata da un difetto in una proteina nota come MeCP2, che si lega al DNA a livello di regioni specifiche lungo i cromosomi.
L’inattivazione di MeCP2 nel topo ha come risultato la generazione di animali che esibiscono sintomi simili alla Rett.
Come MeCP2 agisca a livello del DNA non è ancora chiaro, ma è stato proposto che la sua interazione con altre proteine, tra cui Sin3, possa reprimere l’espressione di alcuni fattori non ancora identificati. In quest’ottica, la sindrome di Rett può essere il risultato dell’espressione aberrante di proteine che non dovrebbero essere presenti nei neuroni normali.
L’identificazione di questi fattori e la capacità di modulare la loro espressione, con l’uso di farmaci, risultano quindi priorità nella cura della Rett.
Nell’organismo adulto, le cellule smettono di proliferare (dividersi) e si differenziano per compiere la loro funzione ultima: questo evento è il risultato della repressione attiva dell’espressione di proteine pro-proliferazione. Questo stop della proliferazione è altamente regolato e una sua disfunzione è nociva per la funzione delle cellule.
Noi proponiamo che la sindrome di Rett risulti dall’inabilità dei neuroni di mantenere uno stato di proliferazione repressa, a causa della mutazione della proteina MeCP2.
Per testare questa ipotesi, abbiamo generato topi che non esprimono la proteina SIN3 nei neuroni, una proteina che si è dimostrata necessaria per la repressione di geni pro-proliferazione. Comparando il comportamento, l’anatomia e gli eventi molecolari che avvengono in questi animali, rispetto ad animali normali e a topi privi di MeCP2, dovremmo essere in grado di comprendere i difetti responsabili dei sintomi neurologici della Rett e di disegnare terapie mirate.

John Greer/Gregory Funk
University of Alberta
Analisi della disfunzione respiratoria in modelli murini di Rett
$100.000
Sponsor della ricerca: Michael and Jane Joyce

La sindrome di Rett è una malattia neurologica grave che è frequentemente associata ad una specifica mutazione genica.
I pazienti RTT soffrono di disturbi del comportamento incluse forti irregolarità respiratorie.
I ricercatori hanno sviluppato modelli di topo che hanno difetti nello stesso gene delle bambine affette dalla sindrome di Rett. Questi topi mostrano molti degli stessi sintomi delle bambine.
In questa proposta di ricerca useremo questi modelli genetici di RTT per cercare di comprendere quali aspetti specifici della funzione cerebrale causano una respirazione anormale, in particolare per

• monitorare l’andamento respiratorio dal periodo neonatale in poi;
• effettuare un’analisi anatomica delle strutture cerebrali che controllano la respirazione;
• studiare i meccanismi che generano il ritmo respiratorio e la loro regolazione.

Inoltre verranno testati agenti farmacologici per normalizzare l’andamento respiratorio.

Mark Groudine
Fred Hutchinson Cancer Research Center
Caratterizzazione in vivo delle interazioni della proteina MeCP2B in cellule neuronali umane mediante spettrometria di massa quantitativa FT-ICR
$55.000
Sponsor della ricerca: Robert and Adele Schiff Foundation

L’80% dei casi Rett è causato da mutazioni in MeCP2. Il disturbo neurologico nella Rett dipende dalla perdita dei meccanismi attraverso cui lavora la normale proteina MeCP2. MeCP2 è una proteina che reprime la trascrizione di alcuni geni in vitro, ma la funzione di MeCP2 in vivo non è ancora chiara. Recenti studi genetici hanno stabilito che MeCP2 svolge un ruolo cruciale nello sviluppo postnatale del sistema nervoso.
Le proteine molto spesso interagiscono tra di loro (così come con il DNA, l’RNA o metaboliti) per formare complessi che svolgono diverse attività biologiche. Molte evidenze scientifiche suggeriscono che MeCP2 sia una proteina multifunzionale con il potenziale di agire differentemente a seconda del contesto cellulare e molecolare in cui si trova. Definire la composizione dei complessi che contengono la proteina MeCP2 normale o mutata, così come capire in che modo questi complessi sono assemblati e regolati durante lo sviluppo neuronale potrà aiutare a chiarire la funzione biologica di MeCP2.

Rudolf Jaenisch
Whitehead Institute
Identificazione dei tempi critici per il trattamento della progressione della sindrome di Rett e analisi della distribuzione di MeCP2 sul genoma
$100.000
Sponsor della ricerca: Rett Syndrome Association of Massachusetts

La sindrome di Rett viene diagnosticata nelle bambine solo dopo la comparsa dei primi sintomi. E’ possibile trattare i pazienti prima che si accumulino danni irreversibili?
I risultati, del nostro e di altri laboratori, suggeriscono che potrebbe essere possibile interferire sulla progressione della malattia dopo la nascita.
A seguito di queste osservazioni, stiamo sviluppando un sistema in topo che permetterà di re-introdurre una normale proteina MeCP2 in animali malati, dopo la nascita. Questo ci aiuterà a capire meglio la progressione della malattia e ci dirà se è possibile una cura dopo la prima diagnosi o se dobbiamo pensare a qualche intervento perinatale.
MeCP2 è un fattore di trascrizione, controlla cioè l’espressione di altri geni, legandosi al loro DNA. Non è però noto a quali geni MeCP2 si leghi, regolandoli.
Per scoprirlo, utilizzeremo anticorpi che si legano alla proteina MeCP2 e permettono l’isolamento, non solo della stessa proteina, ma anche del DNA a cui si trova legata.
Tutti i frammenti di DNA identificati usando questa tecnica verranno confrontati con l’intero genoma di topo, i cui geni sono noti, in modo da riconoscere a quali geni si lega MeCP2.
L’identificazione di questi geni potrà aiutarci a pensare nuovi potenziali bersagli farmacologici o nuove opzioni di trattamento.

James Kadonaga
UCSD
Dinamiche e funzione di MeCP2 nella cromatina e nella trascrizione
$100.000
Sponsor della ricerca: Reading Rock, Inc.

La crescita, lo sviluppo e il mantenimento delle nostre cellule dipendono dalla corretta regolazione dei nostri geni che sono delle regioni nel nostro DNA con specifiche funzioni nella cellula. Nelle nostre cellule esistono delle particolare proteine regolatrice che controllano se ognuno delle nostre decine di migliaia di geni è acceso o spento al momento giusto e al posto giusto. Uno di questi fattori è una proteina chiamata MeCP2. MeCP2 è un fattore particolarmente importante in quanto le mutazioniall’interno di questa proteina sono responsabili della sindrome di Rett. Lo scopo degli esperimenti proposti è di capire meglio come MeCP2 funziona nella cellula e di identificare quali attività di MeCP2 sono alterate in seguito alle mutazioni che causano la sindrome di Rett. A tal fine, noi ricostituiremo (in provetta) la forma naturale dei geni, la cromatina, così come sono organizzati all’interno della cellula; esamineremo gli effetti di MeCP2 sulla cromatina; studieremo un nuovo meccanismo con il quale MeCP2 potrebbe controllare l’attività dei geni. Questi studi forniranno delle nuove informazioni che potrebbero essere applicate per lo sviluppo di una cura per la sindrome di Rett.

Charlotte Kilstrup-Nielsen
Università dell’Insubria (Italia)
Caratterizzazione funzionale di CDKL5, un nuovo gene coinvolto nell’insorgenza nella sindrome di Rett.
$100.000

La sindrome di Rett è un disordine neurologico ed è una delle principali cause di ritardo mentale nelle bambine. La forma classica della sindrome di Rett è nella maggior parte dei casi causata da mutazioni all’interno di un gene, chiamato MeCP2, coinvolto nella regolazione dell’espressione di altri geni specifici nel sistema nervoso. Al contrario, solo circa metà dei pazienti affetti di una delle varianti della sindrome di Rett portano mutazioni in MECP2. Negli ultimi anni, l’attenzione dei ricercatori si è orientata verso la ricerca di altri geni responsabili della malattia e, di recente, un nuovo gene, chiamato CDKL5, è stato trovato mutato in alcune pazienti affette da una variante della sindrome di Rett, detta variante di Hanefeld, che è caratterizzata dalla comparsa di crisi epilettiche molto precoci. Al momento della scoperta delle mutazioni di CDKL5 nelle pazienti Rett, questo gene era praticamente sconosciuto.Dato che mutazioni all’interno sia di CDKL5 che di MeCP2 portano alla stessa malattia, abbiamo ipotizzato che queste due proteine lavorino insieme e abbiano una funzione comune. Abbiamo quindi studiato il rapporto che intercorre tra queste due proteine e abbiamo pubblicato di recente un articolo nel quale dimostriamo che, in effetti, le due proteine, CDKL5 e MeCP2, interagiscono fisicamente. Basandoci sui nostri esperimenti, possiamo pensare che CDKL5 è in grado di regolare l’attività di MeCP2 e che, quindi, le mutazioni in CDKL5 causano la sindrome di Rett perché MeCP2 non è correttamente regolata. Tuttavia, è ancora necessario capire il ruolo preciso di CDKL5: ad esempio, ancora non sappiamo in quale modo CDKL5 regola MeCP2 e come questo processo diventi difettoso nelle bambine Rett. Inoltre crediamo che CDKL5 non regoli sol MeCP2 ma anche altri fattori che sono importanti per il corretto sviluppo e funzionamentodel cervello. Noi vorremmo quindi caratterizzare meglio CDKL5 e in particolare studieremo come la stessa CDKL5 viene regolata e cercheremo di capirne il ruolo nello sviluppo del sistema nervoso. Crediamo che questo costituisca un passo importante verso la conoscenza del suo ruolo sia nei soggetti sani che nei pazienti Rett.

Jan-Marino Ramirez
Università di Chicago (USA)
Gli effetti degli inibitori del recupero delle ammine sulla respirazione irregolare in topi topi con MeCP2 mutata.
$100.000

Uno dei sintomi più debilitanti nei pazienti con sindrome di Rett è la respirazione irregolare. Finora non esite un trattamento per questo sintomo potenzialmente molto pericoloso. Più dell’85% delle bambine con sindrome di Rett possiedono una mutazione nel gene che codifica per la proteina MeCP2 sul cromosoma X. I topi con una mutazione in MeCP2 mostrano delle irregolarità nel respiro del tutto simili a quelle delle pazienti. Abbiamo già dimostrato che in questi topi esistono delle mancanze in due ammine biologiche: serotonina e noradrenlina. Queste sostanze vengono continuamente rilasciate in un’area del cervello che controlla la respirazione. Quando questo centro del respiro (complesso pre-Botzingeer) è rimosso dall’animale e sezionato in fettine sottili, esso continua a generare dei “ritmi respiratori” in vitro (in provetta). Questo approccio in vitro può essere usato per studiare i meccanismi cellulari patologici che sono alla base della respirazione irregolare nei topi con MeCP2 mutata. Usando questa tecnica abbiamo potuto dimostrare a) che sia la serotonina che la noradrenalina sono richieste per la corretta respirazione, b) che la mancanza di queste sostanze conduce proprio alla respirazione irregolare, spigata dal malfunzionamento di neuroni chiamati “neuroni pacemaker” e c) che l’applicazione dall’esterno di noradrenalina è sufficiente per regolarizzare la respirazione in campioni ottenuti da topi con MeCP2 mutata. Tuttavia non è ancora chiaro se questi risultati in provetta siano applicabili agli animali intatti. Verificheremo quindi questa nostra ipotesi in animali intatti e vigili. Aumenteremo specificamente la concentrazione di serotonina e noradrenalina endogene utilizzando dei farmaci che inibiscono il recupero di queste sostanze nel neurone. Molte di questi farmaci sono comunemente usati come anti-depressivi o nei disurbi dell’attenzione. Ipotizziamo che questi farmaci siano capaci di regolarizzare la respirazione se somministrati ad animali con disturbi del respiro come i topi con MeCP2 mutata e siano potenzialmente in grado di allungarne l’aspettativa di vita. In secondo luogo, studieremo anche le basi cellulari di questo effetto. Confidiamo che combinando approcci sia in provetta che sull’animale vivo si riesca ad indentificare dei potenziali farmaci capaci di controllare la respirazione irregolare nei pazienti con sindrome di Rett.

Gordon Shepherd
Northwestern University
Ruolo di MeCP2 nell’organizzazione dei circuiti sinaptici neocorticali.
$100.000

La corteccia del cervello è una delle regioni cerebrali più sensibili ai difetti indotti dalla mancanza della proteina MeCP2 normale, le cui mutazioni sono la causa della sindrome di Rett. I circuiti sinaptici della corteccia sono tra i circuiti più abbondanti nel cervello ma anche tra i più difficili da caratterizzare a causa della complessità delle connessioni tra i neuroni. Nuovi strumenti molecolari hanno reso possibile lo studio più dettagliato di circuiti privi di MeCP2 nella corteccia frontale responsabile di numerose funzioni come il controllo del movimento, la memoria e la capacità decisionale. Noi indagheremo gli effetti dello spegnimento dell’espressione di MeCP2 in sottogruppi di neuroni della corteccia. I risultati che otterremo potranno servire per chiarire quali siano i difetti di trasmissione presenti nella corteccia del cervello di pazienti Rett. Inoltre, eseguiremo degli esperimenti nei quali indrodurremo nuovamente la proteina MeCP2 normale in gruppi di neuroni di topi privi di MeCP2. Questo ci permetterà di valutare in quali circuiti della corteccia i difetti indotti dalla mancanza di MeCP2 possono essere colmati con la re-introduzione della proteina MeCP2 normale.

Hongjun Song
Johns Hopkins University
Ruolo di MeCP2 nella regolazione dell’integrazione sinaptica e il mantenimento dei neuroni nel cervello adulto.
$ 100,000
Sponsor della ricerca: Michael and Kelly Fedak

Fin dai tempi di Ramon y Cajal, il fatto che nel cevello adulto non fossero presenti cellule neuronali neo-formate ha rappresentato uno dei principali dogmi della neuroscienze. Nell’ultimo decennio però questa credenza è venuta meno in quanto numerosi studi hanno dimostrato che in alcune aree del cervello i neuroni sono in grado di rigenerarsi a partire da cellule nervose progenitrici (neurogenesi). Una di queste regioni è il giro dentato dell’ippocampo, una struttura celebrale importante per i meccanismi di memoria ed apprendimento. Sulla base di queste osservazioni sono state condotte differenti ricerche che hanno confermato il ruolo chiave della neurogenesi in alcune forme di apprendimento, memoria e nella regolazione dell’umore. Recenti studi, inclusi i nostri, hanno dimostrato che nell’ippocampo del cervello adulto il meccanismo di neurogenesi ricalca il processo di sviluppo delle cellule neuronali in un sistema nervoso centrale (SNC) maturo: dalla proliferazione (divisione) e differenziamento dei progenitori neuronali, alla loro corretta migrazione in specifiche sedi cerebrali, dove devono prendere contatto con le cellule neuronali vicine (integrazione sinaptica). L’esistenza di un attiva neurogenesi non rivela solo l’elevata capacità di rigenerazione in un SNC adulto, ma costituisce anche un modello ottimale per capire i meccanismi che regolano le diverse fasi di questo processo che comprendono la caratterizzazione fisiologica delle cellule nervose progenitrici, la formazione dei contatti sinaptici, ed il mantenimento di rete neuronale funzionale nel SNC adulto. Questo studio è fondamentale non solo per la comprensione dei meccanismi di neurogenesi ma soprattutto per la caratterizzazione delle basi molecolari e fisiologiche di numerose patologie che interessano il SNC, come la RTT. Le ricerche in questo campo risultano quindi importanti per individuare nuovoi trattamenti di queste malattie. In particolare studi effettuati su pazienti RTT e su modelli animali per la RTT hanno rivelato che mutazioni in MeCP2 possono distruggere la formazione, la maturazione e/o l’arborizzazione delle sinapsi. In questo lavoro ci proponiamo di studiare nel giro dentato il ruolo di MeCP2 nella regolazione della formazione, maturazione e differenziamento dei contatti sinaptici.

Juan Young
Centro de Estudios Cientificos-CECS (Chile)
La funzione di MeCP2 nella regolazione post-traduzionale dell’espressione genica.
$ 100,000
Sponsor della ricerca: Richards Barry Joyce & Partners, LLC

La proteina MeCP2 svolge un ruolo principale nella regolazione dell’espressione di numerosi geni. Il processo mediante il quale un gene produce una specifica proteina è costituito da vari stadi. Nel primo, chiamato trascrizione, viene sintetizzato l’RNA. Nel secondo, chiamato splicing, l’RNA viene modificato attraverso la rimozione di alcune regioni e la sucessiva rilegatura delle regioni restanti (processo chiamato “splicing”). L’RNA maturo viene tradotto in proteina, in un processo denominato traduzione. E’ importante notare però che lo stesso RNA maturo può essere modificato in modi differenti a seconda delle regione che vengono inclusi od esclusi durante il processo di splicing. In questo modo lo stesso gene può generare più varianti di una proteina. Esistono numerose evidenze che MeCP2 regoli l’espressione genica a livello della trascrizione. In aggiunta a questo i nostri dati dimostrano che MeCP2 regoli l’espressione genica anche a livello del processo di splicing. E’ nostra intenzione proseguire le ricerche cercando di caratterizzare questa nuova funzione di MeCP2 ed individuare le proteine coinvolte con MeCP2 nella regolazione del processo di splicing. Questo studio sarà importante per collegare i cambiamenti che avvengono a livello molecolare con un particolare fenotipo clinico.

Xinyu Zhao
University of New Mexico
L’effetto di mutazioni in MeCP2 nella maturazione e funzione in femmine eterozigote.
$ 100,000

La RTT si manifesta tra i 6 e i 18 mesi di vita, periodo in cui si osserva la maggiore maturazione dei neuroni post-natali. Utilizzando modelli animali in cui MeCP2 è mutata si è dimostrato la sua importanza nel processo di maturazione neuronale. Tuttavia, occorre notare che la maggior parte delle pazienti RTT è rappresentata da bambine eterozigoti con differenti livelli di MeCP2 mutata, a causa dell’inattivazione casuale del cromosoma X. Questo significa che circa il 50-80% dei neuroni del loro cervello ha MeCP2 funzionale. Se però l’interazione tra i neuroni è importante per il loro sviluppo e la loro funzione, si può ipotizzare che i neuroni con MeCP2 mutata agiscano da “cattivi vicini di casa”, influenzando negativamente la normale crescita di quei neuroni in cui MeCP2 non è mutata. Questo effetto negativo potrebbe essere quindi responsabile della progressione dei difetti neurologici nelle pazienti RTT. In questo studio ci proponiamo di verificare l’ipotesi che nelle femmine eterozigoti mutazioni in MeCP2 siano responsabili di un’alterata comunicazione tra le cellule neuronali, causando un’anormale sviluppo anche delle cellule in cui MeCP2 è funzionale. Se sarà confermata la nostra ipotesi, si potranno sviluppare degli approcci terapeutici in grado di bloccare gli effetti negativi di MeCP2 mutata sui neuroni normali. In alternativa si potranno “nutrire” i neuroni malati con tutti quei fattori che sono assenti o limitanti nel cervello delle pazienti eterozigoti. Infine, questa ricerca potrà fornire gli strumenti necessari per fermare o revertirela progressione della degenerazione neuronale nelle bambina RTT.

Megumi Adachi
University of Texas SouthwesternCentro de Estudios
Medical Centre at Dallas
Mentor: Lisa Monteggia
Identificazione e caratterizzazione di geni target di MeCP2 coinvolti nella trasmissione sinaptica.
$ 100,000

Sebbene mutazioni di MECP2 siano state identificate come la principale causa della RTT, non è ancora chiaro perché esse siano associate ai disordini neuronali tipici della RTT. E’ stato ipotizzato che la deregolazione dell’espressione genica, causata dalla proteina MeCP2 non funzionale, potrebbe in parte essere responsabile dei sintomi neurologici che si osservano nei pazienti RTT. Partendo da queste osservazioni il nostro laboratorio ha dimostrato che, nell’ippocampo, regione del cervello importante per i fenomeni di memoria ed apprendimento, l’assenza di MeCP2 causa un’alterazione nella comunicazione tra i neuroni (trasmissione sinaptica). In questo progetto intendo identificare i geni regolati (geni target) da MeCP2, implicati nella trasmissione sinaptica dei neuroni dell’ippocampo. Con questi esperimenti ci si propone di caratterizzare tutti quei geni, che se deregolati quando MeCP2 è mutata, contribuiscono ai difetti funzionali dei neuroni. Queste informazioni sono cruciali per lo sviluppo di una strategia terapeutica funzionale per la RTT.

 


ICHIRO HIRATANI
SUNY
Mentor: David Gilbert
Effetti della mancanza di MeCP2 sulla regolazione epigenetica in linee neuronali
$100.000

La Sindrome di RTT è un disordine neurologico causato da mutazioni nel gene che codifica per MeCP2. Le cause che portano alla malattia sono ancora sconosciute.

MeCP2 esercita la sua funzione attraverso il legame al DNA e l’identificazione di geniregolati da MeCP2 può essere un passo importante per comprendere meglio la sua funzione. L’identificazione di nuovi geni target di MeCP2, potrebbe facilitare lo sviluppo di nuove terapie in grado di aggirare la serie di eventi causati dal malfunzionamento di questa proteina, soprattutto negli stadi più precoci della malattia. Inizialmente si pensava che MeCP2 giocasse un ruolo nello spegnimento genico (uno dei ruoli principali delle proteine che legano il DNA è quella di regolare l’espressione dei geni, accendendo o spegnendo l’espressione). Di conseguenza, l’ipotesi più accreditata legata allo sviluppo della malattia, era che i geni regolati da MeCP2 fossero sempre accesi. Malgrado queste anticipazioni, diversi studi hanno fallito nell’identificazione di alterazioni nell’espressione genica in modelli animali deleti per MeCP2. Questo potrebbe essere perché questi studi si basano solo sui cambiamenti nei livelli di espressione genica per esprimere gli effetti della mancanza di MeCP2. Questo sottolinea il bisogno di sviluppare altri tipi di approcci per identificare i target di MeCP2.

A questo proposito, svilupperò un nuovo approccio per l’identificazione dei taget di MeCP2, focalizzando l’attenzione sul suo ruolo nella regolazione della “competenza trascrizionale” (un termine per descrivere la potenziale attività dei geni o la probabilità dei geni di essere espressi) dei suoi geni target. MeCP2 lega una forma modificata di DNA chiamata “DNA mutilato”. Bassi livelli di metilazione corrispondono ad un’alta attività genica, mentre alti livelli corrispondono ad una bassa attività genica. Quindi, è ragionevole assumere, come ruolo per MeCP2, quello di controllare la “competenza trascrizionale” di questi target. Per monitorare la “competenza trascrizionale” esaminerò due importanti indicatori in cellule di topo con o senza MeCP2: le modificazioni degli istoni e l’inizio della replicazione, due segnali che indicano geni potenzialmente attivi. L’intero genoma murino verrà analizzato e la similitudine tra il genoma murino e quello umano permetterà di utilizzare le scoperte ottenute per studiare l’eziologia della RTT e lo sviluppo di nuove terapie.

DENIS JUGLOFF
Hospital for sick children
Mentor: James Eubanks
Attività serotonergica e sensibilità alle crisi epilettiche in un modello murino di RTT
$100.000

Una delle circostanze più comuni nella sindrome di RTT sono le crisi epilettiche, riportate approssimativamente nel 50-80% dei casi. Sfortunatamente queste crisi non rispondono ai convenzionali farmaci anti-epilettici, e ci sono poche informazioni sui motivi che rendono le pazienti RTT così suscettibili a queste crisi. Recentemente ho eseguito esperimenti preliminari su un modello murino di RTT che hanno prodotto risultati piuttosto interessanti. Questi possono collegare un conosciuto pathway chimico del cervello con le crisi epilettiche delle pazienti RTT. Si possono quindi costruire nuovi esperimenti basati su questi dati che ci permetteranno di conoscere meglio il meccanismo alla base di questa scoperta e inoltre cercare di correggere questa condizione nel topo RTT. In passato, per il trattamento delle crisi epilettiche in pazienti RTT, si sono avuti dei limitati benefici da trattamenti farmacologici e da diete; quindi, qualunque informazione che può chiarire questi meccanismi o procurare una nuova strategia terapeutica è importante. In ultima analisi, questi esperimenti ci aiuteranno a capire perché le crisi epilettiche sono così comuni nelle pazienti RTT e offriranno una base per una nuova strategia terapeutica in grado di ridurre la severità di questa debilitante condizione.

ALUSSON MUTUORI
Salk Institute
Mentor: fred Gage
Il contributo di MeCP2 alla retrotrasposisione L1 e la generazione della diversità neuronale: conseguenze per la funzionalità neuronale e il fenotipo RTT
$100.000

La formazione del cevello è un processo incredibilmente dispendioso. Circa la metà delle cellule nervose muoiono mentre il cervello si forma. Molti ricercatori pensano che alla base della scelta tra le cellule che vivono e quelle che muoiono ci sia un processo di selezione naturale. Le cellule con le giuste proprietà e nel posto giusto attecchiscono, le altre muoino. La selezione naturale richiede variazioni casuali per generare differenti proprietà. Abbiamo recentemente scoperto che i retrotrasposoni L1, chiamati anche “geni saltellanti”, possono provvedere a queste variazioni saltando da una parte all’altra del DNA, modificando l’informazione genetica delle singole cellule. Abbiamo precedentemente dimostrato che MeCP2, la proteina mutata nella RTT, è un regolatore negativo del retrotrasposona L1 nel cervello.

Oltretutto, modelli animali che mimano le condizioni delle pazienti RTT, mostrano un alto numero di “salti” nelle cellule neuronali quando vengono comparate con gli animali sani di controllo. Tale osservazione aumenta la possibilità che parte dei sintomi neurologici delle pazienti RTT possano essere causati dal cattivo controllo del retrotrasposona L1. Lo scopo di questo studio è di caratterizzare il ruolo di MeCP2 nel controllo dei “geni saltellanti” nelle cellule nervose. A questo proposito useremo diversi tipi di cellule, murine ed umane, per monitorare l’attività dei retrotrsposoni L1 in presenza ed in assenza di MeCP2. La presenza di un’attenuata attività di L1 potrebbe essere un modello per la sindrome di RTT. La validazione di questa ipotesi potrebbe certamente aprire nuove possibilità per un potenziale intervento terapeutico.

ZILONG QUI
UCSD
Mentor: Anirvan Ghosh
Ruolo di MeCP2 nello sviluppo dei dendriti e dei neuroni corticali
$100.000

Lo sviluppo del sistema nervoso dei mammiferi viene regolato sia da un programma genetico che da stimoli provenienti dall'ambiente esterno. La presenza di stimoli positivi infatti può incrementare le funzioni neuronali, mentre la mancanza di stimoli può compromettere il normale sviluppo e la funzionalità del sistema nervoso, e causare così la comparsa di disordini neuronali. Poichè nei pazienti RTT la perdita delle capacità cognitive e motorie è precoce, in generale tra i 6 e i 18 mesi di vita, si è ipotizzato che tali anomalie siano determinate da difetti nei meccanismi di maturazione dei neuroni, non dalla loro formazione. Il processo di maturazione dei neuroni è principalmente rappresentato dalla maturazione dei loro dentriti, strutture ramificate attraverso cui una cellula nervosa riceve e processa le informazioni provenienti da altri neuroni. Le estremità dei dentriti prendono il nome di sinapsi, che costituiscono le unità funzionali di base attraverso le quali i neuroni comunicano tra loro. La maggior parte dell'attività neuronale alla base delle capacità sensoriali e motorie è realizzata dalle sinapsi tra i differenti neuroni. Inoltre, la "forza" della stessa sinapsi, dopo aver processato l'informazione, può modificare a sua volta l'attività del neurone. In questo lavoro mi propongo di valutare se e come la mancanza di MeCP2può causare difetti nella formazione dei dentriri e delle sinapsi, verificando inoltre la possibilità che questi difetti possano essere recuperati aumentando l'attività trofica e neuronale. Questo studio è rilevante per la messa a punto di nuove strategie terapeutiche per la RTT.