Nuestro laboratorio de Neuromuscular está trabajando en cuatro líneas relacionadas con diversas enfermedades neuromusculares:

1) En primer lugar, trabajamos con modelos celulares humanos derivados de pacientes con Distrofia de Duchenne y distrofia de cinturas 2A, así como con modelos animales para estudiar la fisiopatología de estas enfermedades y desarrollar tratamientos para determinadas dianas

2) Estamos trabajando también en el papel de las células satélite en la regeneración muscular en condiciones fisiológicas y en esas mismas enfermedades

3) En colaboración con las áreas de Oncología y Medicina Regenerativa del Instituto Biodonostia trabajamos en la caracterización de los procesos de envejecimiento celular asociados a la distrofia miotónica o enfermedad de Steinert.

4) Por último, estamos trabajando en el estudio del sustrato metabólico muscular en la esclerosis lateral amiotrófica.

Disponemos de modelos celulares derivados de muestras humanas de piel y músculo así como de diversos animales (mdx, NSG mdx-nude, c3KO, sapje) y células con potencial miogénico obtenidas mediante reprogramación celular de fibroblastos o mediante sobreexpresión de un factor de transcripción específico de músculo, MyoD. En paralelo, hemos creado y optimizado matrices de soporte con biomateriales que mejoren la eficiencia de los cultivos musculares in vitro. Los proyectos actualmente en curso que se financian con la ayuda de la Fundación Isabel Gemio son los siguientes:

PROYECTO 1. ESTUDIO DE DIANAS FARMACOLOGICAS CON MODELOS CELULARES HUMANOS DE DISTROFIA DE CINTURAS 2A

Adolfo López de Munain MD PhD (PI), Maria Goicoechea (PhD), Alba Mateos (PhD), Neia Naldaiz (BsC, Student), Martxel Dehesa (Bsc, Student), Miren Zulaica (Lab Manager), Karmele Arnaiz (Secretary)

Subproyecto 1A: Modelado de LGMD2A mediante líneas de iPSCs de pacientes y controles sanos para el estudio del papel de la calpaína 3 en la diferenciación miogénica.

En este proyecto se han establecido modelos celulares miogénicos derivados de pacientes de LGMD2A y controles sanos, para el posterior estudio del papel de la calpaína 3 en la diferenciación miogénica. Para ello, se han seleccionado fibroblastos de piel de cinco pacientes y dos controles, que han sido reprogramados mediante vectores retrovirales que expresan los cuatro factores de Yamanaka. Finalmente, se han caracterizado y se ha inducido su diferenciación miogénica aplicando un protocolo que conlleva la expresión transitoria del marcador de células madre musculares Pax7, seguido de su diferenciación terminal a miotubos. El modelo generado expresa calpaína 3 y por tanto supone una herramienta nueva para el estudio de su función durante la diferenciación miogénica. Además, estas células son capaces de regenerar el tejido muscular al ser trasplantados en músculos de ratones inmunodeficientes. Sin embargo, los modelos generados presentan una alta variabilidad que es independiente de las mutaciones en el gen CAPN3, que codifica la calpaína 3. Por ello, con el objetivo de detectar fenotipos atribuibles a la ausencia de calpaína 3 funcional, se está trabajando en la generación de líneas isogénicas mediante la corrección de mutaciones en el gen CAPN3 en líneas derivadas de pacientes y la generación de líneas knock-out a partir de líneas de iPSCs de controles sanos, utilizando la herramienta de edición génica CRISPR/Cas9.

Subproyecto 1B: Estudio del papel de la calpaína 3 en las células satélite murinas

En este proyecto se ha estudiado el papel que podría jugar la calpaína 3 en las funciones regenerativas de las células satélite, lo que implicaría su participación en el control de la capacidad regenerativa del músculo esquelético. Para ello, se ha analizado la expresión del gen Capn3, el cual codifica la calpaína 3, en células satélites quiescentes y activadas por daño intramuscular. Se ha concluido que Capn3 se expresa en las células satélites, y que su expresión se ve incrementada con la activación de estas células. Sin embargo, la ausencia de calpaína 3 en células satélite aisladas de ratones C3KO jóvenes no ha dado lugar a ningún fenotipo funcional referente a su capacidad de proliferación, diferenciación y fusión. En este momento se está trabajando en el estudio del papel de la calpaína 3 en la regeneración muscular y en las células satélites de ratones de mayor edad.

PROYECTO 2: DESARROLLO DE UN COMPUESTO RYCAL PARA EL TRATAMIENTO DE DISTROFIAS MUSCULARES

Adolfo López de Munain MD, PhD (PI), Ainara Vallejo PhD (PI), Jaione Lasa (BsC, Student), Haizpea Lasa (BsC, Student)

En este proyecto se está realizando el desarrollo preclínico (eficacia sobre la diana en diferentes condiciones musculares  y toxicidad) de una molécula de desarrollo propio denominada AHULKEN con actividad estabilizante de la unión de la calstabina y el receptor de Ryanodina 1 muscular. Esta estabilización reduce las consecuencias del stress nitroxidativo que se produce en la distrofia de Duchenne y otras enfermedades, disminuyendo la salida de calcio del retículo sarcoplásmico al citoplasma.

PROYECTO 3. ANÁLISIS DE LAS RUTAS RELACIONADAS CON ONCOGENICIDAD Y ENVEJECIMIENTO EN LA DISTROFIA MIOTÓNICA

Grupo de Oncologia y Envejecimiento asociado. Ander Matheu PhD (PI), Mikel Garcia (BsC Student)

En este proyecto tras haber validado que en la distrofia miotónica tipo 1 (enfermedad de Steinert) existe un mayor riesgo de desarrollo de algunas neoplasias, principalmente tiroideas y ginecológicas, tratamos de establecer las rutas de señalización que relacionan estos hechos con la presencia de la expansión patológica del triplete CTG en el extremo no traducido del gen DMPK en la enfermedad de Steinert y las diferentes vías oncogénicas.

PROYECTO 4. ESTUDIO DEL METABOLISMO ENERGÉTICO MUSCULAR EN LA FISIOPATOLOGÍA DE LA ESCLEROSIS LATERAL AMIOTRÓFICA

Adolfo Lopez de Munain MD PhD (PI), Patxi Gil PhD (PI), Jaione Lasa (Bsc), Mónica Zufiria (Bsc), Miren Zulaica (Lab Manager)

En este proyecto y utilizando técnicas de silenciamiento genico (SOD1, FUS y TDP43) en diferentes tipos celulares estudiamos el metabolismo aeróbico y anaeróbico  y las repercusiones de estas altraciones sobre la muerte neuronal. El objetivo es analizar la participación muscular en la generación de la murte de las motoneuronas.