Edició genòmica en precursors neurals per a la generació de models cel·lulars de la Síndrome de Rett

Abstract

La síndrome de Rett (RTT) consisteix en un trastorn neurològic progressiu postnatal que es manifesta en les nenes durant els inicis de la infància. No tots els símptomes són prominents inicialment, sinó que apareixen en etapes diferenciades dels 6 als 18 mesos. Els casos de RTT acostumen a ser el resultat de les mutacions de novo que apareixen de manera dominant en el gen MECP2, el qual es troba associat al cromosoma Xq28 i codifica per la proteïna MeCP2. Aquesta proteïna s’expressa àmpliament en tot l’organisme, però sobretot en les neurones postnatals, i té una gran importància pel bon funcionament del cervell. Avui en dia, molts investigadors estant realitzant un gran nombre d’estudis per intentar trobar un tractament per a la síndrome de Rett. Per fer-ho, però, és necessari comptar amb models d’estudi in vitro o in vivo. És per això que crear un model in vitro és l’objectiu del grup del PEBC de l’IDIBELL dirigit per Manel Esteller, i aquest Treball de Final de Grau ha contribuït a la recerca d’aquesta línia d’investigació durant una estada de pràctiques en aquest grup. Així doncs, l’objectiu principal d’aquest Treball de Fi de Grau és l’obtenció d’un model in vitro propi que manifesti un fenotip molecular similar al de les pacients amb síndrome de Rett. Aquest model està format per diverses línies de diferents tipus cel·lulars neurals que contenen les mutacions més freqüents que causen la RTT. Per assolir aquest objectiu, per una banda s’ha treballat en l’obtenció de les diverses línies cel·lulars neurals a partir de l’aplicació de diferents protocols de diferenciació i maduració. En aquest Treball de Fi de Grau s’ha dut a terme la diferenciació cel·lular adient per obtenir astròcits, i seguidament la caracterització d’aquestes cèl·lules mitjançant la tècnica de la PCR quantitativa. Per altra banda s’han seguit dues estratègies basades en l’edició genòmica mitjançant la tècnica CRISPR/Cas9 per aconseguir cèl·lules que continguin les mutacions d’interès. Pel que fa al treball de diferenciació cel·lular per obtenir una línia d’astròcits, s’han obtingut evidències que les cèl·lules són astròcits. En la part d’edició genòmica, només una de les estratègies ha resultat com s’esperava. En l’altra estratègia caldrà fer alguna modificació en el procediment per tal d’obtenir els resultats esperats. Cal dir que tot just és l’inici d’un gran projecte, ja que més endavant s’espera poder combinar els dos punts i obtenir línies de diferents tipus cel·lulars amb les mutacions més freqüents en la síndrome de Rett.

Rett syndrome (RTT) is a postnatal progressive neurological disorder that appears to occur to girls during early childhood. Not all the symptoms become prominent initially, but rather appear over distinct stages from the 6 to the 18 months of age. RTT cases are usually the result of de novo mutations that appear in the dominant form in MECP2 gene, which is associated with chromosome Xq28 and encodes the protein MeCP2. This protein is not only expressed broadly throughout the body, but also in postnatal neurons. MeCP2 is very important for the proper functioning of the brain. Nowadays, many researchers conduct a large number of studies to aiming to find a treatment for Rett syndrome. To do so, they need to work with in vitro or in vivo study models. Creating an in vitro study model is the purpose of PEBC research group of IDIBELL led by Manel Esteller. This Final Degree Project has contributed to the investigation during an internship in PEBC. Thus, the main objective of this Final Project is to obtain an in vitro model that expresses a similar molecular phenotype to the patients with Rett syndrome. This model consists of several lines of different neuronal cell types that contain the most frequent mutations that cause RTT. For this purpose, on the one hand the production of various neural cell lines from the application of different differentiation and maturation protocols has been carried out. In this Final Degree Project an astrocyte differentiation has been conducted and after that process, a characterization of these cells using the technique of quantitative PCR has been done. On the other hand, two strategies based on genome editing have been pursued by using the technique CRISPR/Cas9 to obtain cells containing the mutations of interest. Regarding the cellular differentiation to get an astrocytes line, we have found evidence that the cells are astrocytes. As to genomics edition, only one of the followed strategies resulted as expected. Concerning the other strategy, some changes will have to be applied in order to obtain the intended results. This is only the beginning of a great project, given that later the two points will be able to be combined so to obtain different cell lines with more common mutations in Rett syndrome.