Processing of RNA: DNA hybrid molecules by RNaseH in the pathogenesis of the Aicardi-Goutieres syndrome and other autoimmune diseases
ProjectLa sindrome di Aicardi-Goutieres (AGS) ha manifestazioni cliniche simili a quelle provocate da infezioni virali in utero e a quelle riscontrate in pazienti affetti da lupus (SLE). I meccanismi di autoimmunità sono innescati da acidi nucleici di origine esogena (virus) o endogena. L¿analisi genetica ha rilevato che il ~90% dei pazienti AGS ha mutazioni in 6 geni (TREX1,RNASEH2A,RNASEH2B,RNASEH2C,SAMDH1,ADAR1). AGS, quindi, è un modello paradigmatico per altre malattie autoimmuni più comuni. Il progetto integra approcci genetici in un organismo modello con approcci immunologici e biochimici in cellule umane derivate da pazienti AGS (linee linfoblastoidi immortalizzate e cellule staminali pluriponti indotte dalla riprogrammazione epigenetica di cellule somatiche). Risultati preliminari indicano che gli approcci proposti sono utili per comprendere la patogenesi di AGS. Il progetto, combina un sistema modello con cellule di pazienti, valorizzando aspetti innovativi e multidisciplinari.
L¿obiettivo generale è di capire come mutazioni nei geni codificanti per il complesso RNasiH2 siano responsabili della patogenesi di AGS e SLE. Useremo approcci combinati in lievito e in cellule derivate da pazienti AGS allo scopo di: 1) sviluppare modelli sperimentali semplici per l¿analisi fenotipica di mutazioni che causano la malattia; 2) identificare i pathways responsabili di AGS legati ad alterazioni nell¿attività RNasiH; 3) individuare nuovi geni candidati per la malattia; 4) cercare mutazioni nei geni codificanti per RNasiH in pazienti affetti da SLE; 5) determinare i profili d¿espressione dei geni RNasiH1 e RNasiH2 ed i livelli di proteina in cellule di pazienti; 6) caratterizzare il fenotipo associato al silenziamento dei geni RNasiH2; 6) caratterizzare in dettaglio i fenotipi immunologici e patologici in pazienti AGS, anche inducendo la produzione di cellule staminali.
Lo studio dei meccanismi patogenetici alla base di AGS è stato principalmente compiuto su cellule derivate da topi knock-out ed ha portato a conclusioni in parte discordanti (attivazione cronica del checkpoint da danno al DNA e/o attivazione di elementi retrotrasponibili). La possibilità di studiare la patogenesi di AGS legata a mutazioni in RNasiH2 (il 60% del totale) in un modello sperimentale a cui sono applicabili sofisticate tecniche genetiche in grado di distinguere tra le 2 possibilità apre nuove prospettive trasferibili all¿uomo, dato che l¿RNasiH2 umana è in grado di complementare l¿inattivazione dei geni di lievito. I dati in lievito saranno comparati a quelli ottenuti su cellule linfoblastoidi derivate da pazienti AGS e complementati dalla caratterizzazione clinica, patologica, immunologica e genetica di pazienti AGS e di altre malattie autoimmuni, quali SLE.
E¿ verosimile che i risultati ottenuti ci permettano di correlare mutazioni responsabili di AGS ai diversi pathways (replicazione, riparazione, trascrizione del DNA, retrotrasposizione) in cui l¿attività di RNasiH2 (e forse di RNasiH1) è coinvolta. E¿ prevedibile che tali conoscenze permettano di chiarire a livello molecolare alcuni dei meccanismi patogenetici responsabili della malattia e possano portare all¿identificazione di geni candidati collegabili al ~10% di pazienti AGS non ancora classificati. E¿ difficile affermare che questo progetto possa portare al miglioramento della cura di pazienti AGS: tuttavia, l¿identificazione di almeno alcuni degli eventi molecolari responsabili della malattia è una tappa necessaria in tale direzione e può portare anche ad una miglior comprensione di altre malattie autoimmuni.
L¿obiettivo generale è di capire come mutazioni nei geni codificanti per il complesso RNasiH2 siano responsabili della patogenesi di AGS e SLE. Useremo approcci combinati in lievito e in cellule derivate da pazienti AGS allo scopo di: 1) sviluppare modelli sperimentali semplici per l¿analisi fenotipica di mutazioni che causano la malattia; 2) identificare i pathways responsabili di AGS legati ad alterazioni nell¿attività RNasiH; 3) individuare nuovi geni candidati per la malattia; 4) cercare mutazioni nei geni codificanti per RNasiH in pazienti affetti da SLE; 5) determinare i profili d¿espressione dei geni RNasiH1 e RNasiH2 ed i livelli di proteina in cellule di pazienti; 6) caratterizzare il fenotipo associato al silenziamento dei geni RNasiH2; 6) caratterizzare in dettaglio i fenotipi immunologici e patologici in pazienti AGS, anche inducendo la produzione di cellule staminali.
Lo studio dei meccanismi patogenetici alla base di AGS è stato principalmente compiuto su cellule derivate da topi knock-out ed ha portato a conclusioni in parte discordanti (attivazione cronica del checkpoint da danno al DNA e/o attivazione di elementi retrotrasponibili). La possibilità di studiare la patogenesi di AGS legata a mutazioni in RNasiH2 (il 60% del totale) in un modello sperimentale a cui sono applicabili sofisticate tecniche genetiche in grado di distinguere tra le 2 possibilità apre nuove prospettive trasferibili all¿uomo, dato che l¿RNasiH2 umana è in grado di complementare l¿inattivazione dei geni di lievito. I dati in lievito saranno comparati a quelli ottenuti su cellule linfoblastoidi derivate da pazienti AGS e complementati dalla caratterizzazione clinica, patologica, immunologica e genetica di pazienti AGS e di altre malattie autoimmuni, quali SLE.
E¿ verosimile che i risultati ottenuti ci permettano di correlare mutazioni responsabili di AGS ai diversi pathways (replicazione, riparazione, trascrizione del DNA, retrotrasposizione) in cui l¿attività di RNasiH2 (e forse di RNasiH1) è coinvolta. E¿ prevedibile che tali conoscenze permettano di chiarire a livello molecolare alcuni dei meccanismi patogenetici responsabili della malattia e possano portare all¿identificazione di geni candidati collegabili al ~10% di pazienti AGS non ancora classificati. E¿ difficile affermare che questo progetto possa portare al miglioramento della cura di pazienti AGS: tuttavia, l¿identificazione di almeno alcuni degli eventi molecolari responsabili della malattia è una tappa necessaria in tale direzione e può portare anche ad una miglior comprensione di altre malattie autoimmuni.