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.

NÚMEROS ANTERIORES

AVANCES EN LA INVESTIGACIÓN

Rush University, $72,358 renovación

 Esta es una prueba de 2 años del primer tratamiento específico para déficit de aprendizaje y memoria en X Frágil.  La prueba será completada en Junio del  2004.

 Por Elizabeth Berry-Kravis

 Hemos enrolado  26 sujetos  en  nuestro estudio de esta nueva droga.  Un sujeto era autista  y todos sobre 25  padecen Síndrome X Frágil. Nadie ha renunciado por ninguna razón,  lo cual es bastante bueno para un estudio de fase II  de una nueva droga.  No hemos visto ningún efecto secundario serio  –  el mas significativo ha sido un incremento en la frecuencia de dolores de cabeza en un paciente. CX516,  de hecho,  parece ser remarcablemente libre de efectos secundarios en lo que llevamos de monitorizar pacientes con examen minucioso o los efectos secundarios no son vistos demasiado..  Hemos tratado cerca de 12 o 13 pacientes con CX516.  De modo que el perfil de seguridad de esta droga parece ser excelente por ahora.  Por supuesto no sabemos aún cuales están bajo tratamiento y cuales bajo placebo, pero hemos visto algunos pacientes hacer nuevas cosas durante el estudio tales como mantener una conversación por teléfono,  poniéndose los zapatos en el pié adecuado,  aprendiendo como usar el popper de pochoclo, incrementar  la complejidad de los comentarios acerca de una situación , y mejor desempeño en el colegio.  Estamos agradecidos a todas las familias maravillosas y a los sujetos adultos X Frágil que han hecho un considerable esfuerzo requerido para participar en este estudio.  Ellos están ayudando a fijar las bases de futuros tratamientos de aprendizaje en Síndrome X Frágil.

Efectos  de Modulación de Receptores  Positivos AMPA  en  el ratón FMR1 Knockout

JULIE LAUTERBORN, PhD

Universidad  de CA en Irvine, $40,000

 Este estudio complementa la prueba clínica del Dr. Berry-Kravis’s de la droga Ampakine CX516.

Dr. Lauterborn  apunta a entender las acciones de los compuestos mas nuevos Ampakine los cuales no son todavía probados para uso humano pero que son mas potentes que el CX516.

 por Julie Lauterborn

 Estudios  en los ratones x  Frágil revelan anormalidades en la forma y número de espinas dendríticas ( donde las neuronas reciben  señales de otras neuronas), similar  a las anormalidades vistas en células del cerebro humano con X Frágil.  En adición, en  el ratón X Frágil  hay menos proteínas receptores Glutamato en el cerebro frontal , sugieren que los déficit cognitivos en este síndrome  pueden aparecer debido a una maduración dañada del Glutamato de las espinas sinápticas.  La estimulación  de los receptores Glutamato clase AMPA lleva a la normalización  de la forma de la espina y estimula las neuronas del cerebro a sintetizar niveles aumentados de Factores neurotróficos derivados del cerebro (Brain-Derived Neurotrophic Factor (BDNF). BDNF  es  sabido reducen el número de espinas y su longitud,  al mismo tiempo incrementan  los niveles de proteína de los receptores AMPA . Estos hallazgos sugieren que en X Frágil ( y en los modelos de ratón), incrementos en ambos receptores AMPA  y señalamiento BDNF  pueden afectar cambios en la sinapsis  que podrían dar lugar a déficit en la neurotransmisión. Recientemente demostramos que las Ampakinas,  las cuales incrementan  la función de los receptores AMPA ,  incrementan además la expresión  BDNF  en  roedores normales.  Los Datos sugieren que las Ampakinas  podrían ser útiles  terapéuticas  para las anormalidades en las espinas dendríticas y el déficit cognitivos asociados con X Frágil.  Probaremos la hipótesis que (1) la regulación de la expresión de los receptores AMPA  dentro de la membrana celular es similar en el ratón X Frágil Knockout  y los ratones salvajes y (2)  la facilitación de la Ampakine de la función de los receptores AMPA  puedes ser usada para sostener incrementos en el contenido de la proteína neuronal BDNF  en las neuronas del X Frágil

Miembro Posdoctoral
University of North Carolina at Chapel Hill, $35,000  
por Jay Brenman 

 Las  Dendritas  son extensiones de neuronas donde la información es recibida, procesada y almacenada en el cerebro.  Las espinas Dendríticas son encontradas a lo largo de las dendritas,  y sobre estas espinas,  se forman la mayoría de las sinapsis. Es en esas sinapsis que las señales son pasadas de una neurona a la próxima.  
A pesar de la importancia de las dendritas y la formación de la espina dendrítica para la función cognitiva,  muy pocos enfoques genéticos existen para analizar el desarrollo de las dendritas. Un mejor entendimiento de las bases genéticas de la formación de dendritas  y espina dendrítica podría proveer una visión en los trastornos humanos de desarrollo neurológico, incluyendo  el X Frágil.   
Estamos desarrollando un modelo genético para analizar  la dendrita  y el desarrollo de la espina dendrítica utilizando Drosophila, o mosca de la fruta.  Sorprendentemente el  72%  de las enfermedades genéticas neurológicas humanas existen en la Drosophila, incluyendo el gen X Frágil,  por tanto la  Drosophila a menudo ha sido usada para identificar y entender los genes que causan enfermedades humanas.  La ausencia de la función del gen X Frágil en ambos, los humanos y la Drosophila, resulta en comportamiento anormal y defectos de neurodesarrollo.  Esperamos identificar otros genes que funcionan juntos con el gen X Frágil  para formar dendritas .  Esperamos que algunos de esos genes sean objetivos terapéuticos para X Frágil  y otros trastornos del neurodesarrollo.  

Investigación Continuada de la función del FMRP y Expresión 

W I L L I A M G R E E N O U G H , P h D 
A N D R E A M I T C H E N E R , P h D 
Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, $40,000, con $5000 por costos de distribución de ratones x  Frágil a la comunidad de investigación.  
por Andrea Mitchener  

Estoy estudiando varios aspectos del X Frágil. Primero, he estado involucrada en la identificación y caracterización del mensajero RNAs que produce la proteína X Frágil (FMRP). Debido a la ausencia de FMRP en el síndrome de X Frágil, la expresión normal de otras proteínas es muy probablemente interrumpida. Predecimos que la expresión alterada de estas proteínas puede contribuir a los síntomas vistos en el Síndrome X Frágil. Usando una nueva técnica, amplificación de anticuerpo posicionado RNA (Antibody Positioned RNA Amplification (APRA)), desarrollado con el Dr. Jim Eberwine en la Universidad de Pennsylvania, hemos caracterizado algunas mRNAs las cuales producen FMRP en neuronas cultivadas.   
Uno de los objetivos mRNA identificados por APRA es el receptor glucocorticoide  (GR).Hemos encontrado que la expresión de proteína GR es reducida en el hipocampo de los ratones FMR1 knockout . GR es parte del eje Hipotalamico-Pituitario-Adrenal (HPA) y es necesario para el funcionamiento apropiado del lazo de realimentación que regula la respuesta fisiológica al stress. Un trabajo de Allan Reiss y colegas sugieren que la respuesta al stress en pacientes con Síndrome X Frágil es perturbada: los niveles de cortisol (la hormona glucocorticoidea liberada en respuesta al stress) son mayores en pacientes y muestran un retorno prolongado  a la línea de fondo comparado con los controles. Estoy examinando la respuesta de los ratones X Frágil al stress. Debido a que la habilidad para lidiar con el stress puede jugar un rol critico en la calidad de vida y afectar el aprendizaje, estos estudios pueden sugerir un camino que puede ser elegido como objetivo con drogas o intervenciones de comportamiento. Un segundo proyecto involucra la construcción y prueba de vectores recombinantes virales no replicantes  (non-replicating recombinant viral vectors) que portan el gen FMR1 . En colaboración con el Dr. David Bloom de la Universidad de Florida, estamos probando 2 sistemas de vectores virales , El virus Herpes Simplex  (HSV) y virus Adeno-asociados (AAV), por sus habilidades en entregar el gen FMR1 en las neuronas de los ratones Knockout . Nuestras pruebas iniciales revelan que la especificidad de la expresión FMRP necesitaba ser mejorada .Hemos ahora  rediseñado el vector para asegurar la expresión exclusiva neuronal y esperamos resultados mejorados usando un nuevo arreglo de promotor . Estos vectores serán útiles herramientas para los investigadores del Síndrome X Frágil y proveerán información acerca de los requisitos para (y trampas potenciales de) la terapia génica del FMR1.  

Publicación  

El Profesor Jean-Louis Mandel y colegas han publicado un escrito en la edición de Junio de Neurón, titulada CYFIP/Sra-1. Controla la conectividad Neuronal en Drosophila y liga el camino de Rac1 GTPase a la proteína X Frágil (Neuron, Vol 38). Este trabajo establece un vínculo molecular y funcional entre el Síndrome X Frágil y un camino dentro de las neuronas lo cual ha implicado en otras formas de retardo mental : el camino Rac1 pequeño GTPase . Usando Drosophila, el equipo ha provisto evidencia de una cascada Rac1-CYFIP-FMRP, y han demostrado que este camino es crucial para el establecimiento apropiado de las conexiones entre neuronas. Para mas detalles, visite www.fraxa.org/html/research_Mandel.htm El proyecto fue solventado primero por una beca de FRAXA y actualmente por la iniciativa de investigación conjunta  de NIH/FRAXA .

El rol de la Proteína del retardo mental en la Plasticidad Sináptica receptora-dependiente Glutamato Metabotrópico

 Kimberley Huber, PhD

Universidad de Texas en el Southwestern $ 72000

Apoyo superior de la fundación Meadows, una institución privada filantrópica establecida en 1948, ha permitido a Fraxa renovar sus fondos para este importante proyecto. La Dra. Huber reporta:

 Nuestra investigación se enfoca en cómo las conexiones entre las células del cerebro (sinapsis) cambian a largo plazo (Plasticidad sináptica). Se cree que los cambios a largo plazo en la sinapsis implican el refinamiento del circuito neuronal durante el desarrollo y procesos mediatos tales como aprendizaje y memoria en adultos. En los pocos años pasados  hemos estado estudiando la plasticidad sináptica  en un modelo de ratón X Frágil. El ratón X Frágil fue generado por una eliminación del gen de retardo mental FMR1.

Para entender cómo la función sináptica y la plasticidad es cambiada en el síndrome X Frágil, estudiamos una forma de debilitamiento sináptico, llamado Depresión de largo Plazo (o Long term depression LTD) en el ratón X Frágil. Hemos encontrado que es mas grande cuando se lo compara con los ratones normales.

El hecho que el LTD es mas grande en el ratón X Frágil podría proveer una vía con la cual probar estrategias terapéuticas para el tratamiento del síndrome X Frágil. Hemos hecho un trabajo considerable en la determinación de los mecanismos celulares que dan como resultado LTD en ratas y sabemos que requieren activación de una subclase de receptores neurotransmisores llamados Receptores Glutamato metabotrópicos o mGluRs. Estamos actualmente probando antagonistas mGluRs para encontrar un compuesto que pudiera reducir el LTD en los ratones X Frágil a niveles normales . Hemos tenido éxito reduciendo el LTD en ratas con un antagonista mGluR1, llamado LY267385. Planeamos continuar probando antagonistas mGluR1 en ratones X Frágil y probarlos en combinación con otros antagonistas mGluR1.

Tratamiento del modelo de ratón x frágil con MPEP.

Linda Crnic PhD.

Universidad de Colorado $ 49.000

Como explica la Dra. Huber, estamos interesados en los antagonistas mGluR. MPEP es un antagonista mGluR el cual específicamente reduce la actividad del mGluR subtipo 5 (conocida como mGluR5). Bajas dosis de MPEP incrementan la exploración social, disminuyen las convulsiones, disminuyen la ansiedad, y disminuyen las respuestas al stress en ratones y ratas normales. Nosotros inyectamos ratones x frágil con MPEP y medimos su respuesta sorpresiva al sonido. Elegimos esta prueba debido a que muchos investigadores han mostrado que los ratones x frágil  tienen una respuesta alterada al sonido sorpresivo cuando se lo compara con los tipos salvajes (normales), son mas sensibles a los sonidos de baja intensidad, normales en su respuesta a sonidos intermedios, y menos sensibles a sonidos intensos. Esto puede corresponder a la reactividad sensorial alterada vista en individuos con síndrome x frágil. Nuestros estudios muestran que el efecto del MPEP es confinado a sonido intermedio. Los ratones salvajes incrementan su respuesta al sonido, mientras que los knockouts decrecen su respuesta.

Hemos recibido fondos de FRAXA para continuar los estudios en MPEP. Primero exploraremos otros comportamientos que podrían ser afectados por la droga y entonces determinaremos la dosis mínima efectiva.  Esta dosis entonces será suministrada en una forma regular, ya que esta será probablemente el uso clínico de esta o cualquier droga similar. Finalmente, determinaremos si el uso crónico aminora los síntomas del Síndrome X Frágil sin empeorar las funciones cognitivas.

Traducción de la proteína mGluR dependiente en el hipocampo del ratón salvaje, el knockout y el ratón transgénico FMR YAC

Eric KLANN PhD

Baylor Collage of Medicine $ 40.000

Estudios previos indican que la respuesta neuronal conocida como mGluR-LTD es mejorada en ratones x frágil knockout. Estudios además muestran que la proteína x frágil, FMRP ligan ciertos mRNAs y se cree que regulan negativamente la traducción de esas mRNAs en proteínas.

Otros estudios sugieren que el FMRP pueden limitar a la síntesis de la proteína en general. Apuntamos a explorar si es que en el ratón FMR1 knockout, el mGluR-dependiente LTD es mejorado debido a un incremento en la traducción de la mRNAs específica o a un incremento en la traducción en general.

Hemos estado investigando los caminos de la señal que acoplan con mGluRs a la maquinaria de traducción de proteínas durante el mGluR-dependiente LTD. La identificación de esos caminos han apuntado a un candidato mRNAs que podría ser rápidamente traducido en respuesta al LTD. Estamos investigando si la traducción rápida de este mRNAs ocurre durante LTD en ratones salvajes, y si es así, si la traducción inducida de estos mRNAs es alterado en el ratón x frágil knockout. En estudios complementarios, estamos determinando si hay diferencias en la traducción de mRNA LTD inducida entre ratones salvajes y el ratón transgénico YAC FMR1 que sobre expresan el FMRP humano.

Estos estudios debieran permitir la identificación de mRNAs que son traducidos después de la inducción de mGluR-dependiente LTD y permitido determinar si la traducción de estos mRNAs es alterado durante la LTD en ratones  FMR1 knockout  y/o en YAC FMR1. Estos mRNAs podrían probar ser blancos para diseñar agentes terapéuticos para el tratamiento del Síndrome X Frágil.

Búsqueda refinada de Genes contribuyen

WILLIAM GREENOUGH , PhD

ANDREA MITCHENER , PhD , Universidad de Illinois, $11,000

Es bien sabido que ciertos mensajeros RNAs (mRNAs) representando a diferentes genes están presentes en las dendritas de las neuronas.  Ya que el FMRP se liga a un numero de mRNAs, puede que en ausencia de FMRP, las características de expresión de estos genes  sea alterada. Estamos probando una hipótesis determinando si ciertos genes que son expresados en forma diferente en las dendritas del ratón knockout  vs. ratones de control. Usando micro disección y análisis de gen , analizaremos el contenido de mRNA del material dendrítico , el cuál proveerá información que es relevante para intervenciones terapéuticas potenciales del Síndrome X Frágil. En un proyecto relacionado que también usa micro disección y análisis del gen , estamos mirando una expresión del gen en neuronas jóvenes del cerebro del ratón x frágil. Creemos que el análisis genético de estas neuronas proveerá de información importante para la naturaleza del desarrollo del síndrome.

Plasticidad Sináptica y aprendizaje 0lfatorio en el ratón X Frágil

J O H N L A R S O N , Ph D

Univ. de Illinois  Chicago, $40,000

Estamos estudiando la neurobiología olfatoria en el aprendizaje en el modelo de ratón x frágil.  El sistema olfatorio es particularmente útil para estudios neurobiológicos de aprendizaje en ratones por 2 razones:

1. Debido a que es su sistema sensorial dominante para la exploración del ambiente, los ratones muestran habilidades de aprendizaje del tipo humano en cuanto a los momentos clave olfatorios.

2. El sistema olfatorio tiene mas conexiones directas con las estructuras del cerebro importantes para el conocimiento y la memoria que otros sistemas sensoriales. Esto hace mas fácil trazar el flujo de actividad a través del cerebro en respuesta a la experiencia.

Estamos estudiando ratones normales y ratones x Frágil knockout . Nuestro objetivo específico es determinar (1) cómo el aprendizaje olfatorio es afectado en ratones x Frágil, (2) si la plasticidad sináptica en estructuras olfatorias es alterado en ratones x frágiles, y (3) si la experiencia olfatoria cambia la expresión de la proteína x frágil en los ratones normales. Entender el rol de esta proteína en la plasticidad sináptica y aprendizaje debería ayudar en la evaluación de tratamientos para déficit de aprendizaje.

Ver número anterior.

Actualización acerca de la prueba clínica:

Fundamental avance en la investigación del X Frágil.

Por Dr .Michael Transfaglia. Director medico de Fraxa

Fraxa ha fondeado millones de dólares de investigación con la intención de desarrollar tratamientos a los síntomas fundamentales del X Frágil.

La mayoría de esa investigación ha tomado la forma de esfuerzos científicos básicos para entender la naturaleza exacta del defecto causado por la mutación X Frágil. Ahora, un nuevo descubrimiento sorprendente en el modelo del ratón knockout del X Frágil ofrece la promesa de un tratamiento con drogas para las causas subyacentes  de esta enfermedad de un solo gen.

El Dr. Kim Huber, trabajando primero como un fellow postdoctoral de la Fundación de Investigación Fraxa en la Universidad de Brown laboratorio del Dr. Mark Bear y ahora profesor de la Universidad de Texas del Sudoeste, ha encontrado un aumento significativo en un proceso básico neuronal llamado Depresión de Largo Plazo (LTD: Long Term Depresión) en el ratón knockout X Frágil. Esencialmente,  el LTD causa un debilitamiento de los contactos (sinapsis) entre las células del cerebro cuando ocurre cierta clase de actividad neuronal . Es sin embargo, un mecanismo importante de aprendizaje y memoria, y es sujeto de intenso interés investigativo.

Estos hallazgos vienen sorpresivamente, ya que se especulaba con la teoría de que una disminución de una fuerza opuesta llamada Potenciación de largo plazo (LTP: Long Term Potentiation) era un problema básico en el X Frágil. Sin embargo, las investigaciones iniciales mostraron que no había disminución del LTP, dejando  a los neurocientíficos sin respuestas. El efecto neto del aumento del LTD puede ser visto en forma grosera equivalente a una disminución en LTP, a pesar que los mecanismos y localizaciones de estos 2 procesos son bastante diferentes.

Hay actualmente varios tipos de LTD y solo un tipo especifico es incrementado en el X Frágil - es la LTD síntesis de proteína dependiente. Los doctores Huber y Bear han también demostrado que esta forma de LTD es regulada por un subtipo de receptor glutamato, llamado mGluR5 (el glutamato es el principal neurotransmisor en el cerebro). En el ratón X Frágil,  cuando el mGluR5 recibe su estimulo normal (en la forma de glutamato), causa excesiva LTD. Esto causa un debilitamiento de la sinapsis y un numero reducido de receptores AMPA.

Esto es un trabajo importante por varias razones. En primer lugar, cuando buscamos avenidas potenciales  de tratamiento con drogas para cualquier condición, es critico identificar áreas de exceso de la función, mas que áreas de función deficiente.  Esto es simplemente porque pequeñas moléculas  (como drogas) son mejores bloqueando las funciones de moléculas grandes (como proteínas) de lo que son duplicando sus funciones. La mayoría de las drogas actúan bloqueando las funciones de las proteínas tales como enzimas o receptores de superficie celular, y es altamente improbable que cualquier molécula pequeña  pueda duplicar la función de una proteína compleja como el FMRP, la proteína que falta en el X Frágil. Mientras los déficit funcionales en el X Frágil han sido identificados en investigaciones previas, es la primera vez que un exceso funcional se ha mostrado.

Mas aun, el hecho que este exceso de función es controlado por un receptor único y especifico significa que este camino puede potencialmente ser manipulado por drogas que bloqueen (total o parcialmente) ese receptor. Sorprendentemente, en los últimos 3 años, varios compuestos han sido sintetizados como armas de investigación que bloquean estos receptores potente y específicamente; esta clase de drogas habían sido investigadas como posibles medicaciones contra la ansiedad, pero nadie había identificado previamente un buen uso para ellas hasta ahora. El compuesto mas prometedor de esta clase es llamado MPEP, el cual fue desarrollado por investigadores de Novartis en 1998 y han sido usados ampliamente  como una herramienta de investigación desde entonces.

Otra razón de porque este hallazgo es tan importante es que se correlaciona muy bien con las observaciones de comportamiento de gente con X Frágil. Investigaciones recientes han sugerido que una de las funciones normales del LTD es el de señalizar situaciones novedosas (ratas expuestas a situaciones nuevas y/o estresantes exhiben mucha mas LTD). La observación universal de que individuos con X Frágil reaccionan excesivamente (a veces catastróficamente) a situaciones nuevas o estresantes apoyan la teoría de un rol central de un LTD incrementado en el fenotipo conductual  del X Frágil. Además, una estimulación excesiva del mGluR5 en el ratón normal causa convulsiones -de manera que este camino podría ser la causa de mucha parte del fenotipo del X Frágil. Quizás, aun mas importante, estos aspectos del X Frágil son compartidos por casi todas los otros  trastornos del espectro de autismo, y pueden representar un “camino final común” enlazando a muchas condiciones diferentes.

Mas importante aun , este tipo de tratamiento que estamos desarrollando para el X Frágil puede resultar ser un tratamiento especifico para muchos tipos de trastornos del espectro de autismo.

Naturalmente, muchas preguntas siguen sin respuesta. Será alguno de estos compuestos seguros y efectivo para humanos? (sabemos que muestran una pequeña toxicidad en ratones y ratas aun a altas dosis). Seria este tipo de tratamiento útil  para individuos con X Frágil a cualquier edad, o seria necesario tratar niños muy pequeños? (sabemos que el LTD es mayor en animales jóvenes, pero continua a través de la vida a menores niveles) Tratarían estos tipos de drogas todos los síntomas del X Frágil o solo algunos de ellos?.

Afortunadamente, tenemos el ratón knockout sobre los cuales probar cualquier terapia potencial, y estamos ahora incrementando nuestro apoyo a estudios de seguimiento para responder a estas preguntas. Estamos fondeando varias pruebas del MPEP en diferentes laboratorios alrededor del país. Además, nos hemos aliado con una compañía farmacéutica que esta planeando desarrollar estos agentes para el uso humano (algo mucho mas allá de la vista de una fundación sin fines de lucro); FRAXA les ha provisto de asistencia técnica para utilizar pruebas de la droga en el ratón knockout. Si estos estudios preclínicos van bien, podemos ver pruebas en humanos en 1 o 2 años!

La Dra. Kimberley Huber recibe una beca para continuar la investigación

Esta primavera la Dra. Huber fue elegida para recibir una beca de 3 años de la fundación para las neurociencias Mc Knight Endowment de un total de 300.000 para el apoyar sus investigaciones en el X Frágil.

Huber y sus colegas en la UT Southwestern se enfocaran  en como la sinapsis  (conexiones entre las células del cerebro responsables de transferir información) cambian durante el desarrollo y durante la edad adulta. Los investigadores estudiaran estos cambios en un modelo de ratón X Frágil.

“No hay anormalidades gruesas del sistema nervioso  para dar lugar al X Frágil” dijo Huber, “en su lugar, hay evidencia que la estructura de las conexiones sinápticas entre neuronas es anormal. El hecho que los trastorno sea causado por la perdida de una proteína provee una oportunidad extraordinaria para descubrir los mecanismos neuronales del retardo mental e idear estrategias terapéuticas” .

Específicamente, Huber y otros científicos estudiaran una forma de debilitamiento sináptico, conocido como depresión de largo plazo (LTD), en el ratón para entender como la función sináptica es alterada en el X Frágil. Los investigadores apuntan a definir la función de la proteína faltante en la comunicación Entendiendo las funciones de desarrollo de esta proteína podremos determinar si el FMRP es esencial realmente durante el desarrollo neuronal temprano o si podemos reintroducir la proteína en la neurona y reestablecer su función después que la neurona es desarrollada” dijo Huber. “ Los resultados de nuestra investigación proveerán un marco para futuras pruebas clínicas y facilitaran el progreso hacia un tratamiento del X Frágil”

Como se relaciona esto con nuestra prueba recientemente iniciada con Ampakina?

Originalmente desarrollamos un interés en las Ampakinas debido a su perfil farmacológico y debido a que era conocido que el defecto en el X Frágil involucraba la sinapsis de glutamato. Sin embargo, resulta que hay una conexión cercana entre estas 2 estrategias de tratamiento. El LTD resulta en una disminución en el numero de los receptores AMPA, y este efecto ha sido demostrado por el grupo de Mark Bear. Sin duda, esto parece ser el mecanismo primario por el cual las respuestas sinápticas es disminuida en LTD.

Los tratamientos con Ampakina mejoran la respuesta de Ampa receptores individuales a la estimulación, en una rara excepción a la regla  que la mayoría de las drogas funcionan como inhibidores de proteínas. Por lo tanto, la idea detrás de usar Ampakinas es hacer lo máximo de un numero menor de receptores AMPA en la sinapsis del X Frágil. Como el bloqueo de los receptores que causan esta forma de LTD prevendrían (al menos parcialmente) esta reducción de los receptores AMPA, estas 2 estrategias de tratamiento podrían eventualmente constituir una combinación ideal.

La Hipótesis de mGluR Estudios en el ratón knockout X Frágil

Mark Bear PHD

Universidad de Brown, $ 50.000

Por katie Clapp

El objetivo del proyecto es obtener mas evidencia preclínica para apoyar la hipótesis  de mGluR. Estudios previos han mostrado que las espinas dendríticas están elongadas en neuronas del ratón X Frágil knockout a edades especificas del desarrollo, comparado con la contrapartida de ratones salvajes.  El equipo del Dr. Bear estudiara los efectos del tratamiento crónico del MPEP en el ratón X Frágil durante las primeras 2 semanas de vida, buscando ver si el MPEP normaliza la longitud de las espinas dendríticas. Un estudiante en el laboratorio del Dr. Bear ha pasado los últimos años optimizando un método para medir cambios en las espinas que serán usados en este estudio.

Estos estudios tienen el potencial de revelar los mecanismos responsables de una de los mas comunes características neuropatologicas del retardo mental: la morfología dendrítica alterada. Mas importante aun,  asesoran acerca de la factibilidad de apuntar al mGluR5 para el tratamiento farmacológico del X Frágil.

Fraxa pagara los insumos, reactivos, y un técnico de tiempo completo para asistir con microscopia y otros aspectos  de estos estudios.

Moscas para niños: desarrollando un modelo genético para el déficit neuropatologico y conductual en el X Frágil

Bassem Hassan, PHD

Flanders University, Belgium, $ 50.000

Cualquier potencial tratamiento medico  futuro del X Frágil requiere un entendimiento de la proteína que, cuando esta ausente, causa el trastorno. Por razones obvias, estos estudios no pueden hacerse en humanos, y por lo tanto tenemos que buscar otros organismos mas maleables. En nuestro laboratorio usamos la mosca de la fruta, Drosofila melanogaster, la cual ha probado ser una herramienta poderosa para mecanismos genéticos no revelados. La drosofila tiene una copia simple del gen relacionado al X Frágil, llamado dFXR, el cual se corresponde con 3 genes en ratones y humanos: el gen X Frágil, FMR1, y 2 genes relacionados FXR1 y FXR2. Como el FMR1 humano la proteína del dFXR de la mosca de la fruta se sabe que interactúa con otras proteína y el RNAs (los intermediarios entre genes y proteínas). Estamos usando técnicas a nuestra disposición para ayudar a descubrir estas interacciones, proveyendo información sobre la patología neuronal observada en pacientes con el X Frágil.

Los niños con X Frágil muestran 2 principales  falencias conductuales (entre otras): retraso del aprendizaje, y trastornos de la actividad del sueño probablemente asociados a un ritmo circadiano anormal (el ciclo normal de 24 hs. de actividad-descanso).  Subyacentes a estos trastornos conductuales, en humanos , son defectos anatómicos de como las células del cerebro, llamadas neuronas, se conectan entre si. Hemos ya mostrado que las moscas que carecen del gen dFXR tienen defectos anatómicos en el cerebro similares a aquellos encontrados en pacientes. Las moscas tienen también problemas en el ritmo circadiano. Estamos ahora desarrollando a la Drosofila como un modelo de los trastornos de aprendizaje removiendo específicamente dFXR de la parte del cerebro involucrada en el aprendizaje. también continuamos explorando las bases de los problemas de la conectividad neuronal y los problemas del ritmo circadiano.

Además, estamos investigando como la proteína X Frágil afecta la función en otras proteínas y como interactúa con ellas.

Estos enfoques permitirán un análisis detallado del gen dFXR y permitirá avances significativos hacia una terapia genética o basada en drogas del X Frágil.

Modelos de ratón de X Frágil

Robert Bauchwitz, MD PHD

Columbia University $95.000

Por Robert Bauchwitz

Nuestro laboratorio se especializa en la producción y estudio de modelos de ratón X Frágil. para identificar tratamientos para el trastorno en el corto plazo y una cura a largo plazo.

hemos creado 15 líneas de ratones transgenicos. Estos ratones carecen del gen FMR1 , pero tienen varias porciones del cromosoma humano x abarcando al gen FMR1 inserto en su genoma. Nuestro objetivo es producir una secuencia viable de FMR1 para uso en terapia génica para el X Frágil. Uno de los desafíos de la terapia génica es introducir un nuevo gen (transgen) en las células de tal modo que funcione precisamente como el gen normal produciendo la cantidad correcta de esta proteína FMRP, en el momento correcto y en las células correctas. Apuntamos a encontrar el segmento mas pequeño de ADN (el gen FMR1 y las secuencias regulatorias)necesarios para que el gen funcione apropiadamente. Nuestro ratón transgénico nos ha dado ya información importante sobre la dosis aceptable y necesaria de FMRP que puede estar presente en el ratón en orden a restaurar la función sin causar toxicidad. Estos estudios están siendo extendidos a las pruebas de aprendizaje de los animales.

Hemos además continuado nuestro extensivo análisis molecular y cognitivo del modelo de ratón original de X Frágil, el mutante tm1Cgr.  Estamos probando los efectos de la farmacología reciente sobre la inteligencia en estos ratones. Un agente que estamos probando es MPEP, el cual bloquea el mGluR5, un receptor involucrado en la síntesis de proteína dependiente LTD. LTD, una respuesta que las neuronas pueden dar cuando son estimuladas, pueden ser importantes en X Frágil, ya que Huber y Bear han mostrado recientemente que es elevado en el cerebro del ratón  knockout. Estamos investigando si bloqueando el receptor mGluR5 con MPEP en el ratón knockout hace a su comportamiento mas similar a los silvestres. Este trabajo es excitante  porque MPEP tiene el potencial de ser una de las primeras drogas a proveer un mejoramiento de la función intelectual del X Frágil.

Modelando el X Frágil: Expresión condicional del FMRP en células y en ratón

David Nelson. Investigador Principal

Por Ruiting Zong PhD. Fellow Postdoctoral

Baylor College of Medicine

$35000

Este estudio esta diseñado para mejorar los métodos para definir la función del FMRP. Estamos desarrollando nuevos modelos de ratón para X Frágil en los cuales podemos expresar selectivamente la proteína X Frágil, FMRP, en diferentes momentos y en diferentes sectores del cerebro. Este ratón será tratado con ingeniería genética de modo que podamos regular la cantidad de FMRP producido en sus células a través de alimentar al animal con un antibiótico común, tetraciclina.  La expresión de FMRP especifica a un tejido será provista por el promotor humano FMR1 de modo que el ratón mostrara un patrón similar de expresión del FMR1 al del humano. Construiremos además modelos celulares que expresan condicionalmente al FMRP. Estos modelos serán usados  para estudiar el rol en el desarrollo del FMRP y determinar el potencial de enfoques terapéuticos del X Frágil.

Nuestros modelos proveerán además herramientas para ayudar a identificar y caracterizar los blancos mRNAs de FMRP en células y tejidos. Recientemente, varios blancos mRNA de FMRP han sido identificados. Sin embargo, cual de estos es alterado por cambios en la abundancia del FMRP en animales vivos? Como el FMRP regula la actividad de sus blancos mRNA?. Para caracterizar algunos de estos blancos, hemos creado FMRP inducible en líneas de células neuronales (N2A) que expresan condicionalmente FMRP. Usando estas líneas celulares junto con  el ratón transgénico YAC FMR1 como modelo complementario, esperamos validar los blancos mRNAs candidatos y empezar a revelar las consecuencias de la ausencia de FMRP. Estos modelos deberían además proveer la habilidad de medir efectos de intervenciones terapéuticas.

Una explosión de publicaciones científicas

 Dos años atrás el laureado premio Nobel Dr. James Watson (que co-descubrió la estructura del ADN en 1953) dijo: “Me entusiasme cuando el gen X Frágil fue descubierto en 1991. Fue el primer triunfo humano del Proyecto Genoma Humano. El impacto sobre las familias afectadas rivalizan a aquellas del síndrome de Down.  A diferencia del síndrome de Down, con el X Frágil hay una sola proteína funcional faltante.  Por lo tanto debemos tentar  a los científicos jóvenes  que están trabajando ahora en células nerviosas a enfocarse en el X Frágil. Debe ser una enfermedad mas simple para comprenderla y eventualmente conquistarla”

En meses recientes, ha habido un incremento extraordinario de publicaciones acerca del X Frágil en las mas prominentes revistas científicas. Todos menos uno de esos equipos han sido auspiciados por FRAXA.

En Mayo la revista BioMedNet News reporto: “ después de décadas de progreso incremental y lento, las investigaciones en X Frágil están ahora expuestas a expandirse exponencialmente”. Cita al Fellow de FRAXA, profesor asistente Jennifer Darnell de la Universidad Rockefeller: “debido a recientes tecnologías y desarrollos, el numero de gente que ahora trabaja en este campo ha aumentado dramáticamente. Solía salir un articulo cada 4 meses. Ahora salen 6 nuevos artículos por mes”

El frenesí reciente de interés comenzó con 2 reportes en Noviembre 16 del 2001 edición de Cell,  los cuales identificaban un set de proteínas en el cerebro que son afectados por la ausencia de la proteína del X Frágil por el Dr. Steven Warren y sus asociados en la Universidad Emory y por los Dres. Jennifer y Robert B. Darnell y sus asociados en la Universidad Rockefeller. “El X Frágil es interesante para los científicos porque aquí hay un solo gen que, cuando se apaga, da lugar a problemas conductuales y problemas del pensamiento cognitivo” dijo el Dr. Robert Darnell a Reuters Health.

Estudios previos mostraron que la proteína FMRP ligaba al RNAs en una manera inusual. (El RNA es el paso intermedio entre los genes (ADN) y las proteínas que los genes producen) “pero nadie sabia que era lo que el RNA regulaba, y eso fue la llave para entender como es involucrado en el comportamiento y el pensamiento” agrego. El Dr. Darnell y sus asociados identificaron genes que mostraban un perfil traductor consistente que cambia entre células derivadas de pacientes X Frágil respecto de sujetos control.

Algunas de estas proteínas afectadas son blancos potenciales para tratamientos, dijo el Dr. Darnell a Reuters Health “El tratamiento ideal seria encender el gen, pero eso esta aun en el reino de la ciencia ficción” . Sin embargo, dijo “algunos de estos blancos son receptores, los cuales son el “pan y manteca”  de la industria farmacológica”  esas pequeñas moléculas pueden ser identificadas para alterar la actividad de los receptores y quizás restaurar algunas de las deficiencias en pacientes con X Frágil.

Avances con la mosca de la fruta:

Una de las proteínas identificadas por Darnell, Warren y colegas, MAP1B, se destaca: sus niveles están significativamente aumentados en humanos con X Frágil. En el próximo numero de Cell, el Dr. Denall Broadie y su equipo que incluye al Fellow de FRAXA Yong Zhang, mostró que eliminando el gen X Frágil en la mosca de la fruta produce problemas de aprendizaje. Esos problemas pueden ser revertidos eliminando también un segundo gen, Futsch, que es la versión de la mosca de la fruta del MAP1B. Estudios de seguimiento son necesarios ahora, para ver si una estrategia de tratamiento podría ser diseñada basada en estos resultados.

Muy pronto, después de los artículos de Cell, trabajos adicionales han sido publicados los cuales describen defectos en el la mosca de la fruta de X Frágil.  Citan 2 publicaciones de la revista Neuron de Junio de 2002.

Estos nuevos artículos en Neuron demostraron que la mosca de la fruta X Frágil tiene defectos en la conectividad neuronal, el ciclo de despierto-dormido, y patrones de courtships- problemas que se corresponden bastante bien al síndrome humano. La mosca de la fruta esta emergiendo como una extremadamente fructífera herramienta para estudios futuros. De hecho, FRAXA ha auspiciado varios estudios con la mosca de la fruta en los años pasados y esta auspiciando mas trabajos en ese sentido en conjunto con los Institutos Nacionales de Salud.

La conexión mGluR5:

El articulo mas ansiosamente esperado de todos fue publicado en los Proceedings de la National Academy of Sciences en Mayo del 2002 por Kim Huber, Mark Bear y colegas. Este articulo es excitante ya que apunta a otro blanco potencial de tratamiento con drogas del X Frágil.

En respuesta a descubrimientos recientes de blancos potenciales para el tratamiento del X Frágil, FRAXA ha enfocado su estrategia de auspicio a perseguir estas pistas vigorosamente. El desafío para nosotros será reunir fondos adecuados para apoyar estas nuevas direcciones y aun auspiciar el tipo de investigación básica que descubrieron estas pistas en primera instancia .