Evaluation of the therapeutic potential of integrated stress response modulators in a mouse model of amyotrophic lateral sclerosis

Resum

La Esclerosis Lateral Amiotrófica (ELA) es una enfermedad neurodegenerativa fatal causada por la muerte progresiva de las motoneuronas superiores e inferiores. Mientras en la mayoría de los pacientes la enfermedad es esporádica, en 5-10% de los casos es causada por mutaciones únicas en genes específicos siendo estas hereditarias (ELA familiar). Ambas formas, esporádica y familiar comparten en común como marca patológica la acumulación de proteínas mal plegadas y la consecuente respuesta celular conocidas como Respuesta a las Proteínas Mal Plegadas (UPR, por sus siglas en inglés) así como la activación de la Respuesta Integrada al Estrés (ISR, por sus siglas en inglés) como mecanismo de supervivencia. Para establecer la relación entre la activación de la UPR/ISR y la muerte neuronal en la ELA, hemos desarrollado un modelo neuronal en el cual recapitulamos la neurotoxicidad dependiente de la expresión de mutaciones familiares causantes de ELA en el gen de la proteína superóxido dismutasa 1 (SOD1), específicamente la mutación G93A. Utilizando reporteros fluorescentes de la activación de la UPR/ISR, hemos documentado la activación de esta vía en neuronas expresando la mutación SOD1 G93A y hemos establecido una relación temporal y causal entre la activación de la UPR/ISR y la muerte neuronal. Además, la modulación farmacológica de la ISR mediante un inhibidor específico (ISRIB) mejoró la supervivencia de las neuronas que expresan SOD1 G93A. ISRIB remodela la traducción neuronal sin reducir la traducción de ARNm relacionados con el estrés que favorecen la supervivencia. En modelos animales de ELA la activación de UPR/ISR ocurre como un evento presintomático en motoneuronas vulnerables siendo menos prominente en motoneuronas resistentes. Para determinar el potencial terapéutico de ISRIB y compuestos derivados de ISRIB en la progresión de la sintomatología en ELA, hemos puesto a punto, en primer lugar, ensayos electromiográficos en un modelo de ratón transgénico con ELA (SOD1 G93A). Esta metodología, de una manera sensible, longitudinal y cuantitativa, permite documentar la progresión de la muerte de motoneuronas vulnerables/resistentes a través de la monitorización de la denervación muscular. Junto con pruebas de función motora y análisis histológicos, este enfoque nos ha permitido una mejor caracterización de la progresión de la enfermedad en este ratón transgénico así como la evaluación del efecto de ISTIB y compuestos derivados de ISRIB. Nuestras observaciones indican que la modulación fina con compuestos derivados de ISRIB que modulan diferencialmente la ISR, ejercen beneficiosos para la supervivencia neuronal y el progreso de la enfermedad en el modelo transgénico de ELA SOD1G93A.