FOXG1 masters telencephalic development, exerting a pleiotropic control on its histogenesis and function (1). FOXG1 mutations, both copy number variations and structural mutations, may lead to abnormal activity levels of the corresponding protein product, resulting in complex neuropathological scenarios, collectively referred to as FOXG1 syndrome (2,3). No cure is presently available for such syndrome. To fix this issue, reliable procedures for functional profiling of novel neuropathogenic mutations and precision tools for therapeutic correction of FOXG1 activity levels are both urgently needed. We have recently developed a standardized platform for fast multidimensional profiling of novel FOXG1 mutations (4). Moreover, we have selected two genetically-encoded, small-RNAs able to gently modulate Foxg1-mRNA levels, upwards and downwards, in murine and human neural cells, while complying with endogenous gene tuning (5,6). Now we intend to develop chemically-synthesized analogs of these effectors, suitable for enduring in vivo CNS correction of FOXG1 activity levels, upon intrathecal and/or intravenous administration. We want to assess the impact of these effectors on neuronal activity, their target selectivity, and their neuro-toxicity. Moreover, in light of natural multi-level FOXG1 regulation by neuronal activity (7-10), we further intend to distribute correction of its expression among distinct levels, from transcription to translation, so leaving sufficient "residual room" for endogenous gene tuning at each level and lowering off-targeting risks originating from heavier intervention at a unique level. We have already selected some small-RNA analogs dampening FOXG1 translation (11). Now, leveraging a conserved u-orf, we plan to run a new screening, aimed at selecting small RNA analogs increasing FOXG1 translation gain.

Correzione dei livelli di attività di FOXG1 tramite piccoli analoghi di RNA capaci di modulare i corrispondenti livelli di mRNA ed i relativi tassi di traduzione. FOXG1 guida lo sviluppo del cervello anteriore e ne influenza profondamente il funzionamento. Mutazioni a carico di tale gene possono causare livelli anomali di attività da parte della corrispondente proteina, portando a complessi quadri neuropatologici indicati collettivamente come sindrome di FOXG1. Al momento tale sindrome è incurabile. Per uscire da tale inpasse, sono urgentemente necessarie procedure per la rapida caratterizzazione funzionale di nuove mutazioni, nonchè strumenti di precisione per la correzione dei livelli di attività di FOXG1. In proposito, abbiamo recentemente sviluppato una piattaforma standardizzata per la profilazione funzionale di nuove mutazioni a carico di FOXG1. In più abbiamo selezionato due piccoli RNA codificati da geni artificiali, capaci di correggere i livelli di RNA messaggero prodotto dal gene FOXG1, in cellule neurali di topo e uomo, nel rispetto della regolazione naturale del gene. Ora intendiamo sviluppare analoghi chimicamente sintetizzati di tali RNA, capaci di assicurare una persistente correzione dei livelli di attività di FOXG1 nel sistema nervoso centrale, previa somministrazione per puntura spinale o infusione endovenosa. Vogliamo verificare l'effetto di tali farmaci sulla attività delle cellule nervose, la loro specificità e la loro neuro-tossicità. Inoltre, nota la regolazione naturale multilivello del gene FOXG1, intendiamo distribuire la correzione della sua espressione su livelli diversi, dalla trascrizione (sintesi dell'mRNA guidata dal gene) alla traduzione (sintesi della proteina guidata dall'mRNA), in modo da lasciare abbastanza "spazio residuo" per la regolazione naturale di FOXG1 a ciascun livello e limitare i rischi di perturbare aspecificamente altri geni con una manipolazione unica troppo "pesante".

(1) Kumamoto T and Hanashima C (2017). doi: 10.1111/dgd.12367 (2) Mitter D et al (2017). doi: 10.1038/gim.2017.75 (3) Vegas N et al (2018). doi:10.1212/NXG.0000000000000281 (4) Frisari S et al (2022). doi: 10.3390/ijms23031343. (5) Fimiani C et al (2016). doi: 10.1038/srep39311. (6) Santo M and Mallamaci A (unpublished). (7) Chiola et al (2019). doi: 10.1093/cercor/bhy007. (8) Tigani W et al (2020). doi: 10.1093/cercor/bhaa107. (9) Artimagnella et al (2022). doi: 10.1101/2022.10.05.510986. (10) Artimagnella and Mallamaci (unpublished). (10) Liuzzi G and Mallamaci A (unpublished). (11) Maftei E, Artimagnella O and Mallamaci A (unpublished).

FOXG1 syndrome

Sindrome da mutazione a carico di FOXG1