INVESTIGACIONES DE LOS ULTIMOS MESES:

The Grouping of Parents Síndrome Fragile X of Argentina, thanks especially to Fraxa to have offered us the opportunity to elaborate this translation.

FRAXA Auspicia pruebas Clínicas:

Efectos de la AMPAKINA CX516 en el conocimiento y funcionamiento en x frágil y autismo.

HACIA LOS TRATAMIENTOS TERAPÉUTICOS

Sobreexpresion del FMR en el ojo.

Varios estudios investigan un importante nuevo modelo del SXF, la mosca de la fruta común, conocida científicamente como drosofila. Si bien puede parecer remarcable que la mosca de la fruta puede arrojar luz sobre un trastorno humano complejo, la mosca de la fruta tiene un gen, conocido como dFMR1, el cual es bastante similar al FMR1 FXR1 y FXR2 humano. Estudios preliminares muestran que "la mosca de la fruta x frágil" que ha sido desarrollada para que le falte el gen dFMR1, tiene algunos deficits de comportamiento, de aprendizaje y motores, sugieren que es una nueva y prometedora línea de investigación.

Tres nuevas becas asignadas por FRAXA

Becas renovadas:

Hacia los tratamientos terapéuticos

Un resumen de la estrategia de FRAXA:

La principal misión de la Fundación FRAXA es acelerar el progreso hacia tratamientos efectivos y una cura para el x frágil. Aquí describimos los enfoques de investigación que FRAXA apoya.

El problema básico en el SXF es que las células del cerebro tienen un defecto en el gen FMR-1 de tal modo que este gen no puede producir su producto normal, la proteína FMRP. Sin esta, las células del cerebro no pueden comunicarse limpiamente entre ellas, probablemente al menos en parte debido a los roles de esa proteína en el desarrollo. Esta es la razón fundamental de los desafíos de aprendizaje y de comportamiento vistos en el SXF.

Los enfoques terapéuticos potenciales son:

1. Arreglar el gen de modo que produzca su proteína normal.

2. Hacer y entregar la proteína por otro medio.

3. Sustituir la función de la proteína.

4. Tratar los síntomas del SXF.

Actualmente, el tratamiento de los síntomas es la única opción disponible, y las intervenciones disponibles -educación especial, drogas, consejo psicológico - a menudo no ayudan lo suficiente. El objetivo de FRAXA es hacer mas. Auspiciamos a científicos que están tras cada uno de estos 4 enfoques. Mucho del trabajo que auspiciamos es colaborativo, ya que no hay un equipo de investigación que tenga el rango completo de habilidades para encarar todos los aspectos envueltos en el desarrollo de tratamientos.

Enfoque terapéutico 1: Arreglar el gen

En personas con X Frágil, el gen FMR1 esta presente pero apagado (metilado) por una mutación en el ADN el cual controla la activación del gen. El gen en si mismo es funcional y podría teóricamente, ser encendido. Un desafío es apuntar al gen FMR1 selectivamente, sin encender otros genes que están supuestos a permanecer apagado. Es también posible que demasiada proteína o la expresión del FMRP en la célula errónea sea toxica. Entonces, FRAXA auspicia la investigación en orden a evaluar estos enfoques en modelos animales, incluyendo ratones y moscas de la fruta, y en cultivo de tejidos. Recientemente se han entregado becas a Andre Hoogeveen, Giovanni Neri, y Paul Hagerman.

La Terapia génica apunta a entregar una copia activa nueva del gen X frágil a las células del cerebro de modo que el gen funcione, produciendo su proteína normal. Como todos los síntomas del x frágil provienen de la falta de esa proteína, esto en principio podría curar el síndrome. La terapia génica ha recibido mucha atención en la prensa debido a que, a pesar de tener un gran potencial,  no hay reportes de éxitos clínicos con esta técnica en el cerebro humano. FRAXA esta auspiciando investigaciones que están trabajando en detalles usando cultivos de tejido nervioso antes de intentar cualquier cosa con cerebros intactos, incluyendo a Mario Rattazzi, David Bloom y Robert Bauchwitz.

Enfoque terapéutico 2: Hacer y entregar la proteína por otro medio.

Las células utilizan un camino de señalización (o cascada molecular) para disparar la síntesis del FMRP. Si entendiéramos como el FMRP es normalmente hecho y donde necesita ser hecho, podríamos encontrar una forma de evitar las complicaciones en este camino producidas por la mutación x frágil. El conocimiento de este camino podría además proveer alternativas para producir la expresión de otras proteínas reguladas por el FMRP. Muchos equipos están actualmente explorando este área: algunos con algún apoyo de FRAXA  incluyen a Claudia Bagni, Gary Bassell, Carl Dobkin, Justin Fallon, Bill Greenough, Kimberley Huber, Walter Kaufmann, y Robert Malinow.

Enfoque terapéutica 3: Sustituir la función de la proteína

Si supiéramos precisamente lo que hace la proteína en las células nerviosas, podríamos encontrar formas de evitar la necesidad de ella. Sabemos ahora que la FMRP ayuda en la producción de ciertas proteínas, algunas de las cuales parecen ser necesarias para comunicación y sinapsis -la conexión entre las células nerviosas del cerebro- El mensajero RNA es el paso intermedio entre el gen y la proteína que fabrica. Una investigación actual excitante dirige la identificación del mRNA que esta sobreexpresado o subexpresado cuando el FMRP esta faltando. Como el mRNA codifica proteínas, esto puede decirnos cuales proteínas dependen del FMRP para su normal expresión en las células. Robert y Jennifer Darnell, Jean Louis Mandel, y Kendall Broadie han sido auspiciados por FRAXA y actualmente por un programa conjunto entre NIH/FRAXA  para trabajar en este área.

Enfoque terapéutico 4: Tratar los síntomas

Cuanto podemos modificar el cerebro a través de terapia de comportamiento?. Puede la forma actual y tamaño de la conexiones de células nerviosas ser revertidas por intervenciones de comportamiento? Pueden los síntomas de comportamiento ser revertidos por intervenciones de comportamiento? Pueden los síntomas ser revertidos por intervenciones farmacológicas?. FRAXA otorgo becas a Don Bailey, Elizabeth Dykens, Mina Johnson-Glenberg, John Larson y Kenneth Mack para conducir estudios de los síntomas humanos de x frágil, y a Linda Crnic, Rich Paylor, y Frank Kooy, para precisar síntomas en el modelo del ratón x frágil. Si las terapias y estrategias educacionales pueden ser diseñadas con las necesidades especificas del paciente en mente, serán mas probables de ser efectivas. Igualmente, cuanto mas entendamos los síntomas específicos del síndrome y sus causas en el SXF, mas probablemente las drogas podrán ser seleccionadas, o descubiertas, que apunten a esos síntomas. Las nuevas clases de drogas llamadas Ampakinas, son un ejemplo: FRAXA ha auspiciado una prueba con Ampakinas en el ratón X Frágil y ahora auspiciara una prueba de esta medicación en adultos con X Frágil, bajo la dirección de Elizabeth Berry-Kravis.

Equipo de trabajo y perspectivas futuras

Naturalmente, estas 4 áreas de investigación se superponen y la mayoría de los equipos trabajan en varias áreas (a pesar que cada investigador ha sido listado aquí solo una vez). Es critico desarrollar modelos y herramientas para acelerar el progreso en todas las áreas. Los anticuerpos permiten a los científicos detectar proteínas especificas dentro de las células; Alan Tartakoff ha creado por ingeniería un grupo de anticuerpos de x frágil que ha puesto disponible a los otros investigadores. El modelo de la mosca de la fruta ha emergido como una fructífera avenida de estudio para muchas enfermedades genéticas; FRAXA esta auspiciando estudios de la mosca a través de Kendal Broadie, Kevin Moses, David Nelson, Tom Jongens, David Nelson, Lynn Regan y Jerry Yin. Un modelo refinado de ratón x frágil esta siendo desarrollado por el laureado premio Nóbel Eric Kandel y Edouard Khandjian estudiara el x frágil en ranas.

Reuniones de investigación:

Como los centros de investigación tienen el tiempo, fondos, o personal para hacer todo lo necesario para desarrollar tratamientos efectivos para el x frágil, la coordinación y la facilitación de esfuerzos colaborativos entre investigadores es critica.  Varios encuentros recientes de investigadores han traído pequeños grupos de científicos lideres de todo el mundo para hacer una tormenta de ideas agresiva acerca de las causas y síntomas del x frágil  y rutas posibles para acceder a una cura. Mientras algunos de estos investigadores han trabajado en X frágil por muchos años, otros son nuevos de este campo siempre creciente y proveen una infusión critica de ideas que hacen a este campo dinámico.

Taller: Perspectivas de investigación de Tratamientos  

En noviembre, El Instituto Nacional de Salud Mental (NIMH) realizo un taller, Aspectos de salud mental de SXF: Perspectivas de investigación de Tratamientos. La inspiración de este encuentro fue provista por el Dr. Steven Hyman, ex director del NIMH y ahora Provost de la Universidad de Harvard y el mas nuevo asesor científico de FRAXA. El objetivo era determinar si había aspectos de salud mental específicos del x frágil que ameriten (y aun requieran) enfoques específicos de investigación y tratamiento. Y si es así precisar cuales son. Un grupo de investigadores lideres fue convocado, resultando en una discusión creativa y productiva.

Un reporte del encuentro, incluyendo recomendaciones para direcciones futuras de investigación, ha sido escrita por la Dra. Linda Crnic y el Dr. Bill Greenough, con el aporte de otros participantes. Esta disponible en los sitios web de NIMH y FRAXA y copias impresas de FRAXA.

DFXR y etiquetado sináptico en Drosofila: 

JERRY YIN, PHD

Jerry Yn Phd. Cold Spring harbor Lab. u$s 50.000. Por Jerry Yin

Mi laboratorio esta interesado en los mecanismos moleculares de la formación de la memoria. Estudiamos la Drosofila (mosca de la fruta) y el sistema del modelo del ratón. Todos los animales pueden formar memorias que persisten por diferente tiempo. Las memorias de largo plazo, que requieren nuevas proteínas a ser producidas en las células del cerebro, implican procesos celulares amplios tales como la trascripción y traducción del gen. Mientras estos procesos ocurren en el cuerpo de la célula, la mayoría de los neurocientíficos acuerdan que la especificidad de los circuitos neuronales requieren cambios en las sinapsis individuales que definen al circuito. Como las células del nervio mamífero puede contener miles de sinapsis, como son las sinapsis individuales apuntadas cuando los amplios procesos celulares cambian tales como cuando ocurre la expresión del gen. Este problema es central en el proceso de formación de memoria. Estamos tratando de probar si el FMRP esta involucrado en los mecanismos moleculares de la especificidad sináptica. Usaremos enfoques genéticos y bioquímicos en la mosca de la fruta para dirigir este problema.

Análisis de la asociación compleja  ribonucleoproteina FMRP con el citoskeleton a través de motores moleculares.

Gary Bassell, Phd. Investigador principal

Jason Dictenberg, Phd,

Albert Einstein School of Medicine $ 65.000

Por Jason Dictenberg

Las neuronas son células altamente polarizadas que están especializadas en formar conexiones interneuronales, o sinapsis, que facilitan la comunicación célula a célula. Durante el desarrollo del cerebro, las neuronas utilizan elementos estructurales dentro de las células para formar extensiones, o procesos, que se especializan en formar estas conexiones. Estos elementos estructurales son conocidos como citoskeleton, los cuales apoyan el crecimiento de los procesos y es la superautopista para el transporte de proteínas, o bloques de construcción, en estos procesos de desarrollo. La formación de procesos requiere que muchas proteínas estén disponibles en altas concentraciones en el sitio del crecimiento, y estudios recientes sugieren que la célula realiza esto muy eficientemente a través de la sintetización de las proteínas en el mismo lugar del crecimiento. Esto requiere que los mensajes (mRNAs) que codifican estas proteínas estén localizados en estos sitios, y es el trabajo del mRNA proteínas resultantes el dirigir su transporte allí.

El FMRP es una proteína mRNA resultante que puede ser importante para el transporte de mRNAs y síntesis local de proteínas requeridas para el crecimiento de procesos neuronales. Estamos interesados en como el FMRP es transportado en estos procesos, cuales elementos citoeskeleticos son requeridos y cuales motores moleculares están involucrados en el transporte de FMRP. Estudiaremos además de la cinética del transporte activo de mRNAs particulares resulta en FMRP en neuronas normales y en aquellas faltantes de FMRP, a través de etiquetamiento de mRNA secuencias de localización con indicadores fluorescentes en neuronas vivas. Estos enfoques pueden revelar un entendimiento de los defectos que dan lugar al crecimiento neuronal en el SXF.

Defectos en la localización del  mRNA para crecimiento de conos, filopodia y espinas fijadas en neuronas del hipocampo del ratón  FMR1 knockout.

Gary Bassell, Phd. Investigador principal

Laura Antar, FRAXA

Albert Einstein College of Medicine, $30.000

Por Gary Bassell

Mi laboratorio ha sido interesado en el rol del mRNA en proteínas resultantes, incluyendo FMRP, en la regulación de procesos neuronales crecimiento y establecimiento de las conexiones apropiadas (sinapsis) entre axones y dendritas. La habilidad de estos procesos para crecer es dependiente de una estructura especializada en las puntas de los procesos, llamado conos de crecimiento. Hemos demostrado que el FMRP es localizado  en una red de filamentos actin dentro de los conos de crecimiento. En una etapa posterior del desarrollo neuronal, el FMRP es localizado en  estructuras actin dinámicas llamadas filopodia dendítrica y espinas, las cuales son importantes para la formación de la sinapsis y plasticidad. Nuestro objetivo es investigar la regulación, mecanismos y función del FMRP traficando a esas estructuras actin dinámicas.

Avances recientes en nuestro laboratorio han hecho esto posible ver las proteínas RNA resultantes tales como el FMRP en neuronas vivas usando etiquetas fluorescentes. Otra nueva tecnología para estudiar el x frágil es el uso de sensores de ADN fluorescente para la hibridización in situ y la microscopia multi color fluorescente. Esto nos permitirá visualizar la asociación espacial de la proteína FMR con el mRNA especifico; podremos entonces evaluar si la localización del mRNA a estructuras dinámicas actin es deteriorada en neuronas de cultivo del ratón FMR1 knockout. Estos enfoques innovativos al x frágil deberían ofrecer nuevas vistas al funcionamiento normal del FMRP y la base biológica  del SXF.

Eliminación axonal y maduración sináptica en el desarrollo y adultez temprana en el ratón FMR1 knockout

IMJOO RHYU, PhD &William Greenough, PhD

Universidad de Illinois $68.000

Por William Greenough

Ha habido progresos significativos en la comprensión de como las estructuras de células nerviosas es alterada en el Síndrome X Frágil. Un hallazgo importante en el cerebro humano afectado por el X Frágil es la forma alterada de las espinas dendítricas que reciben señales de otras neuronas. Los cerebros afectados tienen espinas con mas apariencia inmadura y menos sinapsis madura, comparada con los cerebros no afectados. Es común durante el desarrollo del cerebro y otras partes de el cuerpo que las estructuras creadas durante el desarrollo son removidas como parte del proceso de maduración . En el SXF, al menos en la corteza cerebral, hay espinas en exceso, y en muchos casos ramas de dendritas mal direccionadas, las cuales no se han removido durante el desarrollo. Mientras uno podría asumir en principio que el “extra” de sinapsis seria una cosa buena, el hecho que su remoción es una parte normal del desarrollo sugiere que no lo son. En el caso del SXF, las extra dendritas y sinapsis podrían hacer que la función del cerebro funcione en una forma mas ruidosa y excitable.

¿Es esta falla en madurar sin FMRP una característica de todas las sinapsis?. ¿Cuando los cerebros no afectados y los afectados comienzan a diferir entre ellos en el desarrollo?. Respuestas a estas preguntas podrían proveer claves para posibles puntos de intervención.

Estamos enfocando en los patrones de ramas dendítricas y formas de las espinas, especialmente en el hipocampo, el cual ha sido asociado desde largo tiempo con el aprendizaje y la memoria.

Esta área del cerebro ha recibido  muy poca atención en las investigaciones sobre el SXF a pesar de su importancia en los procesos cognitivos adicionales tales como la atención.  además perseguimos la morfología de las espinas de células Purkinje en cerebelos adultos, un centro motor sensorial inmenso en la parte de atrás del cerebro,  ya que el deterioro de las funciones motoras y de funcionamiento son además comunes en el SXF.

Análisis del desarrollo del ratón x frágil knockout serán realizados en paralelo usando 3 herramientas morfológicas: microscopia de alto voltaje electrónico (HVEM), Reconstrucciones tridimensionales  de las espinas usando microscopia electrónica convencional (EM), y microcopia de luz (LM) para el conteo de numero de espinas. Usando las 3 técnicas en paralelo proveerán datos de las espinas en 3 dimensiones, detalles refinados de las estructuras internas y localización de “organelles” tales como poliribosomas que sintetizan FMRP, y patrones de mediciones de numero de espinas y ramas dendítricas.

Este proyecto se espera proveerá información precisa acerca del curso del desarrollo de maduración del hipocampo en el SXF. Esta información puede ser usada en estudios evaluando los efectos de intervenciones terapéuticas potenciales, que van de tratamiento de comportamiento a terapia génica.

Alteraciones de la expresión de subunidades receptoras GABA y la ausencia del FMRP en el ratón x frágil.

Carl Dobkin, PhD

NY State Inst. for Basic Research, $15.000

Por Carl Dobkin

Este proyecto investigara la alteración en la expresión de los principales sistemas inhibidores en el cerebro del ratón x frágil.  Los receptores de Gamma amino ácido butírico (GABA) normalmente sirven para balancear las entradas excitatorias recibidas por las neuronas; sin embargo hemos encontrado que estos receptores están reducidos en muchas regiones del cerebro en el ratón x frágil. Esto puede contribuir  para la susceptibilidad a la convulsión y otras características de comportamiento del ratón x frágil.

Examinaremos ratones hembra heterocigotas (que tienen algunas células del cerebro con FMRP, y algunas sin) para ver si las neuronas con un gen x frágil no funcional expresa receptores GABA a menor nivel que las neuronas con un gen funcional. Comparando neuronas en el mismo cerebro, podremos decir si la ausencia de proteína x frágil dentro de una neurona influye la expresión de receptores GABA.

Estudios sobre entrega del Gen FMR1 usando vectores virales

David C. Bloom, PhD

Univ. Miami $54000

William Greenough, PhD

Univ. of Illinois $21.000

Por David Bloom

El ratón X Frágil Knockout, con falta de la habilidad de producir FMRP normal, muestra defectos en su sistema nervioso central que pueden ser similares a aquellos presentes en la enfermedad humana. El objetivo de este proyecto ha sido desarrollar una terapia génica para entregar una copia funcional del gen FMR1 en el cerebro de ratón Knockout y determinar si esto reparara los defectos observados en sus sistema nervioso central.

Los virus que han sido alterados para hacerlos seguros (vectores) pueden ser usados como sistema de entrega para la terapia génica. Durante los últimos 2 años hemos estado construyendo 2 sistemas de entrega únicos para introducir el gen FMR1 en el cerebro. Un sistema que estamos usando es un vector basado en el virus Herpes Simplex (HSV) y el segundo es un vector basado en virus Adeno Asociados (AAV). Cada vector posee diferentes propiedades, lo cual incrementara la posibilidad de entrega exitosa del gen FMR1 a tantas células del cerebro como sea posible, tanto como el control cuanto FMRP es fabricado. Hemos ahora construido las primeras versiones de ambos factores, y pruebas iniciales en células cultivadas muestran que si producen FMRP. Pronto comenzaran pruebas en el ratón knockout para determinar si la entrega del FMRP puede restaurar las funciones en animales vivos.

Este estudio nos permitirá determinar si la entrega del gen FMR1 al cerebro es un enfoque terapéutico posible para el tratamiento del SXF. Este estudio además nos permitirá aprender mas acerca de como la proteína FMRP funciona, lo cual puede dar lugar a otros tipos de terapias.

Sistema modelo Xenopus (rana) para el estudio del x frágil y las proteínas relacionadas

Edouard Khankjian, PhD

Univ. of Quebec $24.000

Por Edouard Khankjian

Los modelos animales han sido generados para estudiar las funciones normales de la proteína FMRP, la cual esta faltante en el SXF. Estos modelos son o bien extremadamente complejos como el ratón, o demasiado primitivos como peces, gusanos o moscas. Los mamíferos tienen otros 2 genes FXR1 y FXR2, que están cercanamente relacionados al gen x frágil. Todos juntos estos 3 genes codifican por muchas formas diferentes proteínas que tienen un patrón complejo de expresiones en diferentes tejidos y órganos. Es pensado que las 2 proteínas relacionadas FXR1P y FXR2P pueden compensar parcialmente la ausencia del FMRP, pero esta hipótesis necesita mayores pruebas. En el modelo mas primitivo de la mosca estos 3 genes diferentes son todos reemplazados por un gen simple (dFXR), de modo que estos estudios de expresión diferencial no son posibles.

Empezamos a estudiar un modelo animal que esta genéticamente mas cercano al hombre que las moscas. Este animal, la rana Xenopus laevis, contiene los 3 genes, pero el numero de formas de proteínas codificadas por estos genes  es mucho menor que en mamíferos, lo cual nos permite estudiar expresiones de proteínas en un ambiente mas simple. En la rana, es posible investigar directamente las funciones de cada proteína, sea durante el desarrollo o en el animal adulto. Esto puede ser hecho introduciendo diferentes moléculas en el huevo a través de micro inyección, antes o después de la fertilización, en orden a introducir un fenotipo. Una vez que el modelo ha sido desarrollado, nuevas avenidas para estudiar las funciones de la proteína x frágil y otras en el sistema nervioso central  serán reveladas.

Una pantalla genética para modificadores dominantes de drosphila

Sobreexpresion del FMR en el ojo.

Kevin Moses, PhD

Daniela Zarnescu PhD.

Emory Univer. $35.000

Por Daniela Zarnescu

Estamos empleando la mosca de la fruta, Drosophila melanogaster, como un modelo para el descubrimiento de genes en el camino del X Frágil. La década pasada ha visto una revolución en nuestra comprensión de la homología genética (similaridades) entre moscas y humanos. La Drosophila es un sistema excelente para el descubrimiento de genes debido a la economía del sistema, el corto tiempo de generación, y la tecnología disponible molecular y genética.

El ojo de la mosca esta comprendido  de cerca de 800 facetas arregladas en un orden tan preciso que rivaliza contra un arreglo cristalino. Esta precisión en estructura requiere extrema precisión en desarrollo: cualquier célula adicional o faltante puede ser vista como disrupciones externas (“fenotipos de ojo desigual”). Es por tanto fácil detectar cualquier mutación que aun ligeramente disrumpe los procesos celulares esenciales. La sensibilidad a las mutaciones del ojo de la Drosphila nos da el medio para conducir una investigación genética e identificar genes que funcionan en el camino del x frágil.

Hemos obtenido moscas transgenicas que sobreexpresan la mosca gen x frágil en el ojo (de nuestro colaborador Tom Jongens, Universidad de Pensilvania). En estas moscas , el desarrollo del ojo es disrumpido y un fenotipo de ojo desigual puede ser fácilmente observado. Llamamos a este fenotipo PES (fenotipo de los padres). Entonces generamos moscas que portan mutaciones aleatorias además de altos niveles de proteínas x frágil en el ojo. El principio de nuestra búsqueda es bastante simple: si cualquiera de las mutaciones aleatorias afectan un gen que funciona en concierto con el gen x frágil, hay chances que el fenotipo de los padres del ojo desigual sea mejorado o suprimido, dependiendo de la relación entre 2 genes.

Recientemente, generando mutaciones en virtualmente cada gen en la fruta, fuimos capaces de identificar varios genes que alteran la expresión del gen x frágil en el ojo. Estamos actualmente en el proceso de clonación de estos genes en la mosca. Esperamos ansiosamente descubrir la relación entre esto aun desconocidos genes y el SXF y esperamos mejorar nuestra comprensión de la enfermedad y también un tema mas general tal como conocimiento e inteligencia.

Son las plantillas que las células usan para transformar los códigos genéticos (genes) en proteínas. De cada gen, el mRNA es fabricado, y del mRNA se hace la proteína. El gen x frágil FMR1, normalmente produce la proteína FMRP, pero en el SXF, una mutación en este gen resulta en una falta de la proteína FMRP.

FRAXA Auspicia pruebas Clínicas:

 Efectos de la AMPAKINA CX516 en el conocimiento y funcionamiento en X Frágil y Autismo.

Por Elizabeth Berry-Kravis, MD, PhD

RUSH University, Chicago

El 9 de Octubre, tuvimos la excitante noticia que el Dr. Eric Kandel había ganado el Premio Nobel de Medicina, junto con otros 2 neurocientificos, Arvid Carlsson y Paul Greengard. La Asamblea del Nobel premió a los 3 científicos por su trabajo de como las células del cerebro transmiten señales entre ellas, y dijo que su trabajo ha conducido a un entendimiento mas completo de como funciona el cerebro y como los trastornos neurológicos y psiquiátricos pueden ser mejor tratados. El Dr. Kandel es un profesor universitario en la Universidad de Columbia y un Investigador Senior del Instituto Médico Howard Hughes . Ha escrito varios libros de texto de neurociencia de amplio uso en escuelas médicas en todo el país.

Este premio Nobel es una noticia excitante para la comunidad X Frágil ya que el Dr. Kandel es un activo investigador y un Asesor Científico de FRAXA. En 1999, FRAXA le otorgó una beca de $ 300.000 en 2 años para desarrollar un nuevo ratón X frágil en el cual el gen FMR1 puede ser encendido y apagado, simplemente alimentando a los animales con un antibiótico común . (Ver www.fraxa.org o la guía actualizada del verano 1999 FRAXA para detalles). Con 2 laureados premios Nobel en el directorio de asesores de FRAXA, James D. Watson y Eric Kandel, estamos bien posicionados para ayudar a guiar la investigación de x frágil hacia el tratamiento efectivo y la cura.

Por Julius Zhu y Katie Clapp

El Dr. Zhu previamente entrenado en el laboratorio del premio Nobel Dr. Bert Sakmann en el Instituto Max Planck en Heidelberg, donde fue desarrollada por primera vez la técnica de alto nivel de registro de célula completa (Whole cell recording technique). Es ahora un fellow Postdoctoral en el laboratorio del Dr. Roberto Malinow en el Laboratorio Cold Spring Harbor. El combinara la técnica de registro de célula completa con otras técnicas de filo de corte (cutting edge) , incluyendo entrega de ADN recombinante. y microscopia de barrido de láser electrón 2 fotones (electrón and two photon laser scanning microscopy), para encarar estas cuestiones. Los hallazgos de esta investigación pueden sugerir muchos mas blancos moleculares útiles para terapia genética o farmacologica para el SXF.

La beca del Dr. Zhu es apoyada principalmente por la familia y amigos de Tyler Gruzin, quien cree en su futuro y esta comprometido en ayudar a encontrar una cura.

Universidad de Brown $ 35.000

Estamos investigando los mecanismos moleculares de actividad inducida de la síntesis de la proteína XF usando una molécula combinada, enfoque celular y bioquímico en neuronas cultivadas y en el ratón. Es de especial interés el rol potencial de un proceso particular, recientemente identificado en nuestro laboratorio, por el cual el mRNA sináptico es traducido a proteínas. El mRNA codifica FMRP y una proteína relacionada, FXR2P, contiene etiquetas únicas indicando que pueden ser regulados por este proceso. El objetivo general de nuestros estudios es entender el rol que juega el FMRP en la traducción de otras proteínas y por lo tanto fortaleciendo y/o debilitando la sinapsis y, por ultimo, permitiendo el aprendizaje y la memoria. Tal información podría contribuir para diseñar estrategias y tratamientos para sobreponerse a la perdida de FMRP en el SXF.

Por Katie Clapp

Un rol normal de la proteína FMRP (que esta faltando en el SXF) es enlazar en interactuar con un numero de RNAs (los RNAs son productos directos de los genes) dentro de las células nerviosas. Presumiblemente estas RNAs tienen roles importantes, los cuales pueden ser interrumpidos cuando el FMRP no esta presente, dando como consecuencia lugar a los síntomas del SXF. El equipo del laboratorio Regan han estado trabajando en identificar estos RNAs y sus funciones en el cerebro. El Dr. Aramli usara un enfoque de recombinacion para identificar los blancos RNA de FMRP, para establecer su significancia en animales vivos, e investigar el rol de la interacción entre FMRP y los RNAs. Ella usara también una variedad de técnicas biológicas para entender los mecanismos de estas interacciones. Entendiendo estos efectos pueden derivar en posibles intervenciones terapéuticas, aun proveer información para el desarrollo de drogas para rescatar algunas de las interacciones normales entre el FMRP y los RNAs.

Universidad de Illinois $194.000 (2000 $238000) (1999 $136000) ( 1998 $150000) (1997 $55000)

Sabemos ahora que una de las funciones primarias de la proteína FMRP es regular la síntesis de proteínas en las dendrites (el final receptor de la sinapsis) en respuesta a la actividad neuronal; sin embargo, esto involucra muchas otras proteínas en un camino bioquímico complejo. Algunas de esas otras proteínas podrían ser blancos valiosos para el desarrollo de terapias potenciales involucrando pequeñas moléculas (por ejemplo drogas simples). El grupo de Greenough han sido el líder mundial en el delineamiento preciso de ese camino, y su trabajo altamente productivo continua.

Escuela de Medicina Baylor $110000 (2000 $ 109000)

Desafortunadamente, la ciudad de Houston, Texas fue golpeada por una terrible inundación esta primavera, y el Colegio Baylor de Medicina sufrió un daño significativo a equipos y al laboratorio. El Dr. Paylor y otros han hecho un trabajo maravilloso en la recuperación de la tormenta.

Universidad Católica de Roma, Italia $18000 (2000 $32000) (1999 $30000)

El grupo del Dr. Neri ha mostrado previamente que es teóricamente posible reactivar el gen FMR1 por demetilacion y producir proteína normal, aun de células x frágil de mutación completa. Sin embargo, la demetilacion química usada para este efecto es lejos demasiado tóxica para usarla en humanos, y la metilación es un mecanismo extendido de regulación de la expresión del gen en todas las células, de modo que el potencial de daño de una demetilacion no especifica es demasiado grande para permitir considerarse como una opción terapéutica. El Dr. Neri y sus colegas están continuando su trabajo en identificar modos mas específicos de reactivar el gen, el cual podría ser usado en terapias potenciales.

Universidad de Columbia $ 110.000 (2000 $150000 ) (1999 $ 150000)

El laureado premio Nobel Dr. Eric Kandel esta liderando este proyecto continuo; reporta que el comportamiento condicional del ratón knockout ha sido criado y esta ahora listo para pruebas.

Universidad Case Western Reserve. $ 80000 (2000 $93000) (1999 $30000) ( 1998 $ 30000)

El Dr. Tartakoff ha también recibido una beca de FRAXA para desarrollar y distribuir anticuerpos a la proteína x frágil, FMRP, y proteínas relacionadas, FXR1p y FXR2p. En el primer año de esta beca, el Dr. Tartakoff ha desarrollado tres anticuerpos monoclonales que están ahora disponibles para otros investigadores. Estamos extremadamente agradecidos al Dr. Tartakoff por encarar este proyecto en particular , ya que la falta de buenos, ampliamente disponibles anticuerpos ha sido un cuello de botella que ha enlentecido el proceso en el campo del x frágil.

Localización al desarrollo de conos de mRNA alterado, filopedia y espinas cuantificada en cultivo del hipocampo del ratón Knockout FMR1

Gary Bassell PH.D. y Laura Antar. Ph D

El equipo del Dr. Bassell ha desarrollado poderosas técnicas de genética molecular para visualizar el movimiento del RNA y proteínas a lo largo de estas pequeñas estructuras. Ellas pueden rastrear partículas de FMR1 mRNA y FMRP a medida que estas se mueven a través de los conos de crecimiento, filopedia denditrica y espinas de las neuronas del hipocampo en el ratón FMR1 knockout y en controles normales. Comparando el ratón x frágil con el normal les permitirá explicar que proteínas y mRNA son afectados cuando esta faltando FMRP, y como estas diferencias afectan la estructura normal y desarrollo de las células nerviosas.

David C. Bloom. PH.D.

Este estudio nos permitirá determinar si el suministro del gen FMR1 al cerebro es un posible enfoque terapéutico para el tratamiento del SXF. Este estudio nos permitirá además aprender mas acerca de como la proteína FMRP funciona, lo cual puede llevar al desarrollo de otros tipos de terapias.

FRAXA auspicio este proyecto colaborativo en enero del 2000. La construcción del vector viral es llevado a cabo en el laboratorio del Dr. David Bloom, y una vez que las pruebas de terapia génica se hayan realizado en el ratón knockout, las pruebas del funcionamiento molecular y sináptico de neuronas rescatadas del ratón knockout será realizado en el laboratorio del Dr. Bill Greenough.

Elisabeth Dykens PHD

Es interesante el hecho que estudios preliminares sugieren que el ratón knockout tienen un incremento marcado en la inhibición del prepulso. El Dr. Kykens y el Dr. Ornitz planean probar estas respuestas en niños con SXF, para ver si muestran respuestas similares. Si así sucede, entonces la inhibición al prepulso seria un síntoma blanco (target) en el ratón knockout lo cual puede ser usado para evaluar potenciales tratamientos genéticos o farmacologicos. Si los muchachos x frágil muestran excesiva inhibición al prepulso, esto podría estar relacionado al déficit de memoria funcional reportado en estos sujetos. Los recursos atencionales, trabados (locked) al estimulo tales como el prepulso, no estaría disponible para el almacenamiento normal y retiro de información

Assam el-Osta, PH D

Peter Jones, PH. D.

Este estudio esta estudiando mecanismos de silenciamiento de FMR1 metilación dependiente, tanto como regulación por histona acetilación/deacetilación. Ellos han trabajado previamente con MeCP2, el gen que causa el síndrome de Rett, y presentan estudios pilotos interesantes de la interacción regulatoria del gen del síndrome de Rett con el FMR1. Ellos planean extender estos hallazgos estudiando otros miembros de la familia metil-CpG bindings. Este estudio es importante porque entendiendo el mecanismo de la represión transcripcional del FMR1 puede apuntar a formas de reactivar el gen de modo que pueda funcionar normalmente.

Middlebury College, Vermont

Las líneas celulares del ratón transgénico exhiben tasas disminuidas de crecimiento en comparación con sus contrapartidas tipo salvaje. Hipotetizamos que el gen x frágil puede indirectamente regular un ciclo de vida de la célula. Introduciremos un gen x frágil funcional en células afectadas para, esperamos, inducir un crecimiento similar a las células tipo salvajes. Si lo hacemos, investigaremos si una copia adicional del gen podría estimular la proliferación aumentada.

Devin es un estudiante del Middlebury College, quien recibió fondos del Instituto Medico Howard Hughes el pasado verano para conducir su investigación en x frágil. Fraxa esta complacida en proveer fondos suplementarios para permitir a Devin completar su extraordinario proyecto.

Walter Kaufmann PH. D.

Johns Hopkins University School of Medicine $41.000

El Dr. Kaufmann identificara proteínas que tienen niveles anormales y/o patrones de expresión en varones con SXF. Usara una tecnología poderosa, 2D PAGE, el cual le permitirá distinguir proteínas entre sí. Correlacionara cambios específicos en los niveles de proteínas con indicadores de comportamiento, tales como grado de autismo o ansiedad o daño cognitivo, de modo de entender mejor que causa estos síntomas y como podrían ser tratados.

Kendal Broadie PH.D. y Yong Zhang PH.D.

Este año nos enfocaremos en la buscar socios interactuantes del dFMR1 empleando poderosos screens de interacción genéticos solo disponibles en la Drosofila. Mutaremos el genoma completo de la mosca de la fruta mientras muestreamos genes que puedan amenguar los síntomas del x frágil en la mosca. Identificando y caracterizando genes que puedan interactuar con dFMR1 ayudara a entender el mecanismo por el cual el gen x frágil y su proteína producida realizan la función normal y que anda mal en ausencia de la proteína. Intentamos usar esta información para desarrollar un tratamiento para el SXF.

(*) NIH = Instituto Nacional de salud del niño y Desarrollo Humano

Jerry Yin PhD. Carla Margules PH.D.

Laboratorio Cold Spring Harbor, $ 38000

Entonces, usaremos moscas modificadas genéticamente para probar si la proteína FMR1 juega un rol en la memoria. Construiremos una mosca genéticamente modificada con una copia extra del gen FMR1 que se apagara su producción de proteína en un cerebro adulto de una mosca. Probaremos su memoria. Luego determinaremos si el "encender" la expresión del gen aminora los síntomas de la mutación del FMR1 en adultos.

Jean-Louis Mandel PH.D.

Este proyecto apunta a precisar la función de la proteína x frágil, FMRP. El equipo liderado por el Dr. Mandel, uno de los investigadores seminales que trabajan con el x frágil, ha descubierto recientemente 4 proteínas noveles que interactuan con el FMRP. Este equipo de investigadores analizara las funciones de estas proteínas nuevas, y como estas modulan las funciones del FMRP. Ellos han unido fuerzas con otro grupo en Estrasburgo que es experto en analizar la interacción mRNA/proteína y juntos identificaran el vinculo del mRNA específicamente al FMRP y el target secuencia/estructura RNA que es responsable de tal vinculo. Construirán mutaciones que afectan al sitio vinculo sobre el mRNA o el dominio KH2 del FMRP y estudiaran el efecto de su interacción sobre FMR1 mRNA export, estabilidad, traductibilidad en un cultivo celular. Mas adelante, analizaran el rol de esas proteínas y la interacción con mRNA en sistemas modelo, tales como células en cultivo, Drosofila mutante, y ratón trangenico, usando un enfoque único in vivo.

En los pasados años, FRAXA entrego un felowship postdoctoral a la Dra. Barbara Bardoni, investigadora del laboratorio del Dr. Mandel. Este proyecto será auspiciado a través de la iniciativa NIH/Fraxa, y FRAXA provee una pequeña beca puente hasta que la beca del NIH tenga efecto.

Thomas A. Jongens, PH.D. y Thomas Dockendorff PH. D.

El flirteo de la mosca es un comportamiento relativamente complejo que depende de la habilidad de aprender y memorizar. Este equipo comparara el cortejo de moscas normales con las x frágil. Juntos estos estudios ayudaran a definir el rol del FMRP en moscas, lo cual también arrojara luz sobre la función de la FMRP humana.

Dos becas mas fueron aprobadas por el directorio de FRAXA para un segundo año de auspicio, para los laboratorios del Dr. Kendal Broadie y el Dr. Jean-Louis Mandel. Felizmente, estos 2 equipos han sido generosamente auspiciados por el NICHD/NIMH/FRAXA RFA, entonces FRAXA provee una pequeña beca puente para auspiciar el proyecto hasta que el fondeo de la RFA tenga lugar.

NIMH: Instituto Nacional de salud mental

DON BAILEY. PH.D.

Universidad del Norte de Carolina en Chapel Hill.

$ 30000 auspiciado por FRAXA; La fundación x Frágil provee un adicional de $ 10000 para este proyecto.

Por Don Bailey

El proyecto x Frágil de Carolina ha estado siguiendo una muestra longitudinal de niños con síndrome x Frágil desde los años preescolares. Los niños mayores en el estudio están ahora listos para entrar al secundario. Esta beca provee de un fondeo en el ínterin para mantener contacto con las familias en el estudio y, en combinación con otras fuentes de fondeo, conducir una asesoría anual para cada uno de los 67 estudiantes. Este estudio dará información acerca de las habilidades académicas y adaptativas de estudiantes con x frágil cuando entran al colegio secundario, El alcance al cual ellos participan y experimentan un sentido de pertenencia al colegio y a la comunidad , y hasta donde desarrollan relaciones sociales con otros niños. Para aquellos niños que entran al secundario este año, también entrevistaremos familias para averiguar mas acerca de los desafíos asociados con esa transición.

MINA C. JOHNSON - GLENBERG. PH.D.

Centro Waisman , Universidad de Wisconsin, Madison, $ 67.000

Por Mina C. Johnson - Glenberg.

Este estudio tratará de tender un puente entre una de los vacíos entre la neurología y el comportamiento. Basado en la investigación relativa al tamaño del hipocampo y las diferencias en las dendrites y las espinas de aquellos con síndrome de x frágil, estaré investigando como la memoria a largo plazo y la memoria de trabajo interactuan en dos poblaciones diferentes. Una red neuronal computacional será creada para simular el procesamiento de la memoria conduciendo a un modelo de grano más fino de estilo de procesamiento de información y capacidades cognitivas de aquellos con x frágil. Para este fin, He diseñado una tarea de memoria de trabajo memoria secuencial que sea como un juego de cartas. La memoria de largo plazo y memoria secuencial de trabajo también serán asesoradas en un grupo típicamente de edad de desarrollo mental. Un modelo de red neural que simula la interacción del hipocampo y memoria prefrontal en niños típicamente en desarrollo será ajustado hasta que el patrón de resultados imite los resultados de aquellos con x frágil. Las redes Neurales son herramientas poderosas que puede proveer vistas interiores en fortalezas y debilidades particulares encontrados en los perfiles cognitivos del x frágil. Analizando tales modelos se puede ayudar a guiar el desarrollo de programas de educación de estos niños y proveer teorías de explicaciones neurológicas para varios déficits cognitivos (por ejemplo, porqué los individuos con x frágil tienen tantos problemas de aprendizaje para leer en la manera usual secuencial fonética)

Por Debbie Stevenson

Para contactar el Instituto de Genética Reproductiva, contacte a Christina Masciangelo al (773) 296-7095

Los proyectos recientemente auspiciados pueden ser colocados en 3 categorías:

Los proyectos en la primer categoría exploran formas en que la proteína x frágil podría ser restaurada en las células del cerebro, donde están faltando. Posibles formas de conseguir esto incluyen: terapia génica (introducción de nuevas copias funcionales del gen x frágil en las células), reemplazo de proteínas (encontrar formas de entregar la proteína a las células), reactivación del gen x frágil, y usando medicación que podría compensar la proteína faltante.

FRAXA: Mutación genética que causa casi todos los casos del síndrome de x frágil

In vivo: En animales vivos o humanos.

La ciencia depende de un vasto arreglo de elegantes y caras herramientas. Los anticuerpos, por ejemplo, son necesitados para cualquier investigación profunda de la función de las proteínas. Como otro ejemplo, la mayoría de las investigaciones en curso dependen de tener buenos modelos animales del x frágil. Una variedad de modelos animales son necesarios, desde moscas de la fruta a ratones. Generaciones de moscas de la fruta han sido criadas en semanas, donde tomaría años criar muchas generaciones de ratones. Pero a menudo, cuando miramos comportamientos complejos, un animal mas sofisticado como un ratón es necesario. FRAXA auspicia investigaciones en modelos y herramientas, esperando que los investigadores compartirán libremente los resultados con otros equipos.

Muchos de las investigaciones actuales apoyadas por FRAXA apuntan a entender, en gran detalle, la función de la proteína x frágil. Debido a que la falta de esa proteína produce el SXF, este primer paso hacia un tratamiento de cura es conocer lo que la proteína hace y como lo hace.

Las proteínas no actúan aisladas. El cerebro, nuestro órgano mas complejo, aprende, piensa, siente, y opera por cascadas de proteínas las cuales se regulan unas a las otras. Como un juego de "teléfono", cada proteína en un sendero es critica para la función. Como nosotros identificamos y comprendemos las otras proteínas que interactuan con nuestra proteína x frágil FMRP, ganaremos gran entendimiento en como funciona el cerebro. Con esperanza descubriremos formas para usar otras proteínas para compensar la falta de FMRP en x frágil. Deberíamos también descubrir otras proteínas que resultan ser la causa de otras clases de retardo mental y discapacidades del desarrollo.

ULTIMAS INVESTIGACIONES

CLAUDIA BAGNI, PH.D.

Recientes investigaciones han mostrado que la proteína x frágil FMRP tiene varias posibles funciones dentro de las neuronas. Parece servir de transporte entre el núcleo y el citoplasma de las células; y está presente en las dendrites y en las sinapsis. Por otra parte, FMR1 Mrna ES TRADUCIDO EN LA SINAPSIS EN RESPUESTA A LA ACTIVIDAD SINAPTICA. Dr Bagni busca definir estos procesos: Como el fmr1 esta hecho allí y como puede influir la síntesis de otras PROTEINAS en la SINAPSIS. Finalmente, le gustaría caracterizar al mensajero RNAs que interactúa con el FMRP en las sinapsis.

KENNETH MACK, MD, PH. D.

Dr. Mack planea investigar si los niveles de FMRP son regulados y como en respuesta a la estimulación neuronal in vivo (en animales vivos). La hipótesis es que la experiencia sensorial puede incrementar el FMRP en la corteza de un animal vivo y que las convulsiones disminuyen los niveles de FMRP

JOHN LARSON. PH. D.

Este equipo usará el olfato en ratones como un sistema modelo de neurocomportamiento para la memoria humana. Ellos caracterizarán la sensibilidad olfatoria, aprendizaje y memoria en el ratón FMR1 knockout comparado con el ratón normal salvaje.

WILLIAM GREENOUGH. PH.D.

Se agradece el fondeo de las Fundaciones Lester y Frances Johnson .

MARIO RATTAZZI, MD

El Dr. Rattazzi explorará formas de transferir el gen FMR1 a través de la barrera sangre-cerebro a las neuronas en ratas normales y ratones, y en el ratón Fmr1 knockout. Usará un fragmento de proteína HIV Tat para hacer blanco en los vectores portadores de ADN al núcleo de la neurona.

MARK BEAR Y KIMBERLY HUBER

El primer grupo de aplicaciones de científicos fueron esperadas en NICHD en Julio 17, y sabemos que docenas y docenas de investigadores han aplicado! Este programa correrá por 5 años . El primer nombramiento será anunciado al principio del 2001.

Hasta ahora , hemos examinado aproximadamente 10% de todos los mensajeros celulares RNAs usando este procedimiento y hemos identificado seis RNAs que ligan FMRP. Uno de estos RNAs resultaron ser el RNA que codifica el FMRP. Los otros cinco RNAs codifican proteinas cuya funcion es o bien pobremente entendida, o previamente no era conocida su existencia. El trabajo continua en caracterizar estos mensajes e identificar otros mensajeros RNAs en el restante 90% de la población de mensajeros RNA que ligan FMRP.

Una nota para los Investigadores: El centro de Recursos de Animales , en el Jackson Laboratory def Bar Harbor, Maine, tiene ratones FMR1 KO con antencedente C57BL/6J, raton FVB (el cual porta la mutación genética rd), y el ratón FVB-129 mezclado (el cual puede portar la mutación rd). Los Investigadores pueden obtener estos ratones contactando al Jackson Laboratory (800) 422-MICE

Hemos identificado recientemente varias proteinas que están concentradas en la membrana postsinaptica. Estas proteinas están involucradas en el mantenimiento de la estructura de la sinapsis y en el señalamiento sinaptico Planeamos localizar estas proteinas sinapticas en las neuronas cultivadas a traves del teñido de las proteinas en neuronas cultivadas con anticuerpos contra cada proteína en varios momentos después de comenzar el cultivo de células. Compararemos el curso de tiempo y la apariencia de la proteína sináptica en las células cultivadas con y sin la proteína FMR . Una sinapsis es una estructura complicada la cual debe ser construida apropiadamente para funcionar bien . Mediremos si las proteinas sinapticas están apropiadamente localizadas y si ellas se ensamblan en el orden correcto . Entonces determinaremos si la ausencia de la proteína FMR1 tiene un efecto en el ensamblamiento de la sinapsis y sus moléculas señalantes asociadas .