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Enrique BrandanDepartmento de Biología Celular y Molecular Facultad de Ciencias BiológicasP. Universidad Católica de Chile
Solución a las Distrofias Musculares: ¿Fantasía o Realidad?
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Frontal
Mastoide
Platina
Deltoides
Pectoral
Biceps
Serratus
Recto abdominal
Abdominal
Pelvis
Abductor
Cuadriceps
Vasto lateral
Sartorio
Vasto medial
Tibial anterior
Gastronemio
Soleo
Extensor
Sistema Muscular
más de 650 músculos
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HuesoPerimisio
Vaso sanguíneo
Fibra Muscular
FasciaEndomisioEpimisioTendón
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Complejo Distroglicán
Extracelular
Citoplasma Membrana Plasmática
Distrofina
Laminina
Matriz Extracelular
actina
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Paciente original de Duchenne
LA MÁS COMÚN DENTRO DE LAS DISTROFIAS MUSCULARES, SIENDO UNA MIOPATÍA, DE ORIGEN GENÉTICO, HEREDITARIA Y AFECTANDO A
TODAS LAS RAZAS.
INCIDENCIA 1 EN 3500 NIÑOS.
FATAL EN LA SEGUNDA A TERCERA DECADA DE EDAD.
CICLOS REPETIDOS DE NECROSIS Y REGENERACION, PROGRESIVA DEBILADAD MUSCULAR Y FIBROSIS.
DISTROFIA MUSCULAR DE DUCHENNE
CONTROL
2años 5 años 10 años
DMD
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Hombros ybrazos hacia atrásal caminar
Lomo hundido
Músculos traserosdébiles
Rodillas doblanhacia atrás
Musculatura inferiorgruesa (grasa y débil)
Contractura talón
Musculatura débilfrente piernas contractura puntade pies
Caminartorpe
Mal equilibriocaídas a menudo
Muslos delgadosy débiles
Vientre hacia afuera; musculaturaabdominal débil
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Laminina-2
Matriz Extracelular
sarcolema
C
Ndistrofina
actina
-distroglican
a-distroglican
distrofina
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distrofina núcleos
distroglicán
fibronectina
laminina
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FORMACION Y REGENERACION DEL MUSCULO ESQUELETICO
músculo esquelético
fibrosis
Regeneraciónmuscular
diferenciación (miogenina)
Activación precursores
Músculo esquelético (células satélite)
daño
degeneraciónde la fibra
liberación de señalesintracelulares
inflamación
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C2C12 myoblats(satellite cells derived)
Miogenina
Mioblastos Miotubos
Miosina
Fibra muscularaislada
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Modelo Experimental de Regeneración Muscular
Daño Tóxico
Inyección de BaCl2 Tibialis Anterior (TA),
C57BL/6 wild-type
control 3 días 5 días 10 días
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Control
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3 días
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5 días
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10 días
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Distrofia muscularde cintura
Distrofia muscularde nacimiento
Miopatíacongénita
Miopatía deMiyoshi
Mutaciones o Ausencia de Proteínas Específicas del Músculo Esquelético Producen Diferentes Distrofias
Distrofia MuscularDuchenne/Becker
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Ratón mdx
Modelo Animal de Distrofia Muscular de Duchenne (mdx)
ECM
Laminina
sarcolema
C
Ndistrofinaactina
-distroglican
-distroglican
Normal mdx
distrofina
mdx 2 s 8 snormal 16 s
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diafragma 12 s
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diafragma mdx 12 s
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TERAPIAS MOLECULARES, CELULARES Y FARMACOLOGICASPARA LA DISTROFIAS MUSCULARES
Terapia reemplazo de genes• células madres• células satélites• células derivadas de médula ósea (SP)• entrega de mini-genes contenidos en AV• Lentivirus • células genéticamente modificadas, permeables a la circulación
Manipulación ADN/ARN • oligos anti-sense• salto de exones
Reactivos farmacológicos• drogas que inducen den de utrofina• entrega viral de factores de crecimiento• IGF-1• miostatina• reactivos anti-inflamatorios• inhibidores de proteasas
Terapia reemplazo de genes• células madres• células satélites (SP• células derivadas de médula ósea (SP)• entrega de mini-genes contenidos en AV• Lentivirus• células genéticamente modificadas permeables a la circulación
Manipulación ADN/ARN • oligos anti-sense• salto de exones
Reactivos farmacológicos• drogas que inducen den de utrofina• entrega viral de factores de crecimiento• IGF-1• miostatina• reactivos anti-inflamatorios• inhibidores de proteasas
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• Células aisladas de médula ósea de un ratón transgénico LacZ (células azul) bajo el control de un promotor músculo específico
• Músculos inducidos a regenerar y evaluados por células azules a 1, 2 y 3 semanas
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• Células aisladas de médula ósea de un ratón transgénico LacZ (células azul) bajo el control de un promotor músculo específico
• Músculos inducidos a regenerar y evaluados por células azules a 1, 2 y 3 semanas
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Mioblastos LacZtransplantados a primordios de las alas de un pollo,van a territorio muscular
mioblastos
miosina
mioblastos + miosina
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Distrofia muscularde cintura
Distrofia muscularde nacimiento
Miopatíacongénita
Miopatía deMiyoshi Distrofia Muscular
Duchenne/Becker
Mutaciones o Ausencia de Proteínas Específicas del Músculo Esquelético Producen Diferentes Distrofias
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Ratón transgénico que expresa una agrina modificada que reemplaza a laminina para la cura de la distrofia muscular congénita
Laminina normalune -distroglican y tiene sitio de unión Por la proteína agrina
En la distrofia muscular de nacimiento (congénita) se expresa una laminina con poca afinidad por -distroglican pero si por agrina
Agrina se modifico para que una además a -distroglican
Complejo Distroglicán
Extracelular
Citoplasma Membrana Plasmática
Distrofina
Laminina
Matriz Extracelular
actina
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Agrina se modifico para que una además a -distroglican
Sitio de unión por -distroglicán
Sitio de unión a laminina
Agrina
Ratón transgénico que expresa una agrina modificada que reemplaza a laminina para la cura de la distrofia muscular congénita
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Distrofia muscularde cintura
Distrofia muscularde nacimiento
Miopatíacongénita
Miopatía deMiyoshi Distrofia Muscular
Duchenne/Becker
Mutaciones o Ausencia de Proteínas Específicas del Músculo Esquelético Producen Diferentes Distrofias
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WT
mdx
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• Distrofina; 427.000 daltons (3685 aa)• Difícil poner en un virus• Becker distrofia mas suave que Duchenne• Contrucción de microdistrofina similar a Becker• Introducirla en un virus
mdx
wt
mdx
mdx
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Distrofia muscularde cintura
Distrofia muscularde nacimiento
Miopatíacongénita
Miopatía deMiyoshi Distrofia Muscular
Duchenne/Becker
Mutaciones o Ausencia de Proteínas Específicas del Músculo Esquelético Producen Diferentes Distrofias
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Terapia utilizando mensiaglobastos genéticamente modificados
13
5
Virus que contiene micro-distrofina infecta mensiangoblastos del perro distrófico para su amplificación
gen micro-distrofina
Mensangioblastos se cultivanVaso sanguíneo (intrasistémico)
micro-distrofina se introduce a un virus atenuado
Se evalúa el músculo y la capacidad de generar fuerza
2
4
6
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….el futuro………
Problemas:
• Fibrosis• Inmunocompatibilidad• Demasiados territorios• Inflamación
Solución:
Continuar la investigación básica que genere el conocimiento necesario pararealizar aproximaciones experimentales que impliquen estrategias combinadas, evaluando el potencial impacto beneficioso de éstas en ensayos preclínicos
….el futuro………
Problemas:
• Fibrosis• Inmunocompatibilidad• Demasiados territorios• Inflamación