Phenotypic characterization of cellular and animal models of Machado-Joseph disease

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Oliveira, Ana Daniela Esteves
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10316/93000
Resumo: Dissertação de Mestrado em Biotecnologia Farmacêutica apresentada à Faculdade de Farmácia
id RCAP_a37f9635312f23914bc222b01773acb7
oai_identifier_str oai:estudogeral.uc.pt:10316/93000
network_acronym_str RCAP
network_name_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository_id_str 7160
spelling Phenotypic characterization of cellular and animal models of Machado-Joseph diseaseCaracterização fenotípica de modelos celulares e animais da doença de Machado-JosephDoença de Machado-JosephModelos de doençaCélulas estaminais pluripotentes induzidasModelo transgénico de ratinho YACMJDMachado Joseph DiseaseDisease modelsInduced Pluripotent Stem CellsYAC transgenic miceDissertação de Mestrado em Biotecnologia Farmacêutica apresentada à Faculdade de FarmáciaMachado Joseph disease (MJD), or spinocerebellar ataxia type 3, is a neurodegenerative disease caused by a cytosine-adenine-guanine (CAG) trinucleotide expansion in the coding region of the ATXN3 gene, which is translated into the mutant ataxin-3 protein. The mutated protein is prone to misfold and aggregate as neuronal cytoplasmic and intranuclear inclusions, leading to defects in motor neuron activity mainly in the cerebellum, brainstem, and spinocerebellar tracts, which results in progressive impairment of motor coordination in patients. Despite current efforts and advances, MJD remains an incurable fatal disease, with no disease-modifying treatment available, so far. This gap may be explained by the inexistence of consistent and reliable disease models, and consequently, the lack of knowledge of the underlying pathological mechanisms of MJD and reliable tools for pre-clinical therapies development. Thus, the generation of more suitable and accurate disease models is an urgent need. Human-induced pluripotent stem cells (iPSCs) hold great potential for modeling MJD, representing accurate in vitro models of human patient-specific neurons, while providing evidence on the disease’s natural history progression. Moreover, mouse models are consensually preferred for the study of MJD, as they share major anatomical and physiological features of the disease in humans. Among them, YACMJD transgenic mouse model has, integrated in its genome, the full gene of human ATXN3, and thus stands out for better recapitulating protein expression and neurological motor phenotype of MJD. The present study aimed to characterize the phenotype of 1) iPSCs-derived neuronal cultures obtained from MJD patients and control individuals, and 2) the YACMJD transgenic mice model. In this work, several markers of the pathological mechanisms of MJD were analyzed through immunocytochemistry and western blot. Our data demonstrated that iPSCs-derived cells were successfully differentiated into heterogeneous cultures of neural and glial cells, while YACMJD homozygous mice displayed an early progressive neurological deterioration. In summary, the results suggest that both models can be used as powerful tools for a deep understanding of MJD pathogenesis, discovery of disease biomarkers, and pre-clinical studies for the development of effective therapies.A doença de Machado Joseph (DMJ), ou ataxia espinocerebelosa tipo 3, é uma doença neurodegenerativa causada pela expansão do trinucleótido citosina-adenina-guanina (CAG) na região codificadora do gene ATXN3, que leva à formação da proteína mutada ataxina-3. A proteína mutada tende a adquirir uma conformação incorreta, e agregar-se sob a forma de inclusões neuronais citoplasmáticas e intranucleares, causando uma disfunção na atividade dos neurónios motores, principalmente no cerebelo, tronco cerebral e tratos espinocerebelosos, o que resulta num comprometimento progressivo da coordenação motora nos doentes.Apesar dos esforços e avanços até à data, a DMJ continua a ser uma doença fatal e sem cura, não dispondo de nenhum tratamento. Esta lacuna pode ser explicada devido à falta de modelos de doença consistentes e confiáveis e, consequentemente, à falta de conhecimento dos mecanismos patológicos subjacentes à DMJ, bem como de boas plataformas para o desenvolvimento de estudos pré-clínicos. Assim, a geração de modelos de doença mais adequados e precisos é de urgente necessidade. As células estaminais humanas pluripotentes induzidas (iPSCs) têm um grande potencial para modelar a DMJ, como modelos in vitro de neurónios específicos derivados de doentes humanos, permitindo estudar a progressão da história natural da doença. Além disso, os modelos animais de ratinho são preferidos, de forma consensual, para o estudo da DMJ, pois compartilham as principais características anatómicas e fisiológicas da doença em humanos. Entre eles, o modelo de ratinho transgénico YACMJD tem, integrado em seu genoma, o gene completo da ATXN3 humana e, por este motivo destaca-se por recapitular mais fielmente a expressão da proteína mutada e o fenótipo neurológico motor da DMJ.O presente estudo teve como objetivo caracterizar o fenótipo de 1) culturas neuronais derivadas de iPSCs obtidas de doentes e indivíduos controle, e 2) o modelo de ratinho transgénico YACMJD. Neste trabalho, diversos marcadores de mecanismos patológicos da DMJ foram analisados pelas técnicas de imunocitoquímica e western blot. Os nossos dados demonstraram que as células derivadas de iPSCs foram diferenciadas com sucesso em culturas heterogéneas de células neurais e da glia, enquanto que os ratinhos homozigóticos YACMJD exibem uma deterioração neurológica progressiva precoce.Em suma, os resultados sugerem que ambos os modelos podem ser usados como poderosas ferramentas para a compreensão profunda dos mecanismos de patogénese da DMJ, a descoberta de biomarcadores de doença, e em estudos pré-clínicos para o desenvolvimento de terapias eficazes.Outro - This work was funded by the ERDF through the Regional Operational Program Center 2020, Competitiveness Factors Operational Program (COMPETE 2020, POCI) and National Funds through FCT (Foundation for Science and Technology) - BrainHealth2020 projects (CENTRO-01-0145-FEDER-000008), UID/NEU/04539/2019, ViraVector (CENTRO-01-0145-FEDER-022095), CortaCAGs (PTDC/NEU-NMC/0084/2014|POCI-01-0145-FEDER-016719), SpreadSilencing POCI-01-0145-FEDER-029716, Imagene POCI-01-0145-FEDER-016807, CancelStem POCI-01-0145-FEDER-016390, POCI-01-0145-FEDER-030737, POCI-01-0145-FEDER-032309, as well as SynSpread, ESMI and ModelPolyQ under the EU Joint Program - Neurodegenerative Disease Research (JPND), the last two co-funded by the European Union H2020 program, GA No.643417; by National Ataxia Foundation (USA), the American Portuguese Biomedical Research Fund (APBRF) and the Richard Chin and Lily Lock Machado-Joseph Disease Research Fund.2020-12-142026-12-13T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://hdl.handle.net/10316/93000http://hdl.handle.net/10316/93000TID:202632407engOliveira, Ana Daniela Estevesinfo:eu-repo/semantics/embargoedAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-10-27T10:59:07Zoai:estudogeral.uc.pt:10316/93000Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T21:12:00.627173Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
dc.title.none.fl_str_mv Phenotypic characterization of cellular and animal models of Machado-Joseph disease
Caracterização fenotípica de modelos celulares e animais da doença de Machado-Joseph
title Phenotypic characterization of cellular and animal models of Machado-Joseph disease
spellingShingle Phenotypic characterization of cellular and animal models of Machado-Joseph disease
Oliveira, Ana Daniela Esteves
Doença de Machado-Joseph
Modelos de doença
Células estaminais pluripotentes induzidas
Modelo transgénico de ratinho YACMJD
Machado Joseph Disease
Disease models
Induced Pluripotent Stem Cells
YAC transgenic mice
title_short Phenotypic characterization of cellular and animal models of Machado-Joseph disease
title_full Phenotypic characterization of cellular and animal models of Machado-Joseph disease
title_fullStr Phenotypic characterization of cellular and animal models of Machado-Joseph disease
title_full_unstemmed Phenotypic characterization of cellular and animal models of Machado-Joseph disease
title_sort Phenotypic characterization of cellular and animal models of Machado-Joseph disease
author Oliveira, Ana Daniela Esteves
author_facet Oliveira, Ana Daniela Esteves
author_role author
dc.contributor.author.fl_str_mv Oliveira, Ana Daniela Esteves
dc.subject.por.fl_str_mv Doença de Machado-Joseph
Modelos de doença
Células estaminais pluripotentes induzidas
Modelo transgénico de ratinho YACMJD
Machado Joseph Disease
Disease models
Induced Pluripotent Stem Cells
YAC transgenic mice
topic Doença de Machado-Joseph
Modelos de doença
Células estaminais pluripotentes induzidas
Modelo transgénico de ratinho YACMJD
Machado Joseph Disease
Disease models
Induced Pluripotent Stem Cells
YAC transgenic mice
description Dissertação de Mestrado em Biotecnologia Farmacêutica apresentada à Faculdade de Farmácia
publishDate 2020
dc.date.none.fl_str_mv 2020-12-14
2026-12-13T00:00:00Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://hdl.handle.net/10316/93000
http://hdl.handle.net/10316/93000
TID:202632407
url http://hdl.handle.net/10316/93000
identifier_str_mv TID:202632407
dc.language.iso.fl_str_mv eng
language eng
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/embargoedAccess
eu_rights_str_mv embargoedAccess
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron:RCAAP
instname_str Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron_str RCAAP
institution RCAAP
reponame_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
collection Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository.name.fl_str_mv Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1799134016454000640

Registros relacionados