Charcot-Marie-Tooth type 2A (CMT2A) is an inherited sensory-motor axonopathy caused by autosomal dominant missense mutations in the mitofusin2 (MFN2) gene (Zuchner et al., 2004; Stuppia et al., 2015; El-Hattab et al., 2018). Although no effective treatment exists, gene therapy is a potential curative therapeutic strategy tailored to correcting the root genetic defect. In contrast to recessively inherited diseases, treating autosomal dominant disorders such as CMT2A implies silencing the dominant allele without altering the expression of the wt gene. RNA interfering (RNAi) mediated by small RNAs, including shRNA, is a powerful gene knockdown technique that permits controlled suppression of a mutant gene (Bobbin et al., 2016). However, although shRNA could theoretically discriminate single nucleotide alterations, designing such specific shRNA is very challenging and would require the production and validation of a different construct for each human mutation. Here, we propose a novel therapeutic strategy: though mutant and wild-type MFN2 mRNA are inhibited by RNA interference (RNAi), the wild-type protein is restored by overexpressing cDNA encoding functional MFN2 modified to be resistant to RNAi. We tested this strategy in CMT2A patient-specific human induced pluripotent stem cell (iPSC)-differentiated motor neurons (MNs), demonstrating the silencing of endogenous MFN2 and replacement with an exogenous copy of the functional wild-type gene. This approach significantly rescues the CMT2A MN phenotype in vitro, stabilizing the altered axonal mitochondrial distribution and correcting abnormal mitophagic processes. This strategy also allows proper MFN2 molecular correction in vivo in the CMT2A transgenic mouse model after cerebrospinal fluid (CSF) delivery of the constructs into CMT2A mice using adeno-associated virus 9 (AAV9). Our approach could be the first effective treatment for CMT2A and will have a broad translational impact on other genetic neuromuscular disorders.

La malattia di Charcot-Marie-Tooth di tipo 2A (CMT2A) è una neuropatia sensitivo-motoria, caratterizzata dalla morte dei neuroni motori e sensitivi, che risulta in una progressiva debolezza agli arti, atrofia muscolare e perdita della sensibilità. E' causata da mutazioni nel gene Mitofusina2 (MFN2) che codifica per la proteina MFN2 localizzata nella membrana di un organello cellulare, il mitocondrio, che rappresenta la centrale energetica delle cellule. Ad oggi, purtroppo, non è ancora disponibile nessuna terapia risolutiva e pochissimi sono i gruppi di ricerca che si occupano di studiare questa malattia. La terapia genica rappresenta una promettente strategia in quanto finalizzata a correggere la causa genetica alla base della malattia stessa. Nel caso di questa patologia, non solo la mancanza del gene "sano", ma anche la presenza della proteina MFN2 "malata" sono la causa della patologia. In questo studio, abbiamo sviluppato un possibile approccio terapeutico per questa patologia basato appunto sullo "spegnimento del gene MFN2 malato" in combinazione con "la somministrazione del gene MFN2 normale" nel modello cellulare e animale della malattia. Il nostro approccio potrebbe rappresentare il primo trattamento efficace per questa malattia e avere un ampio impatto traslazionale su altre polineuropatie a componente genetica.

Züchner S, et al Mutations in themitochondrial GTPase mitofusin 2 cause Charcot-Marie-Tooth neuropathy type 2A. Nat Genet. 2004 May;36(5):449-51. PubMed PMID: 15064763. Stuppia G, ...et al, Corti S. MFN2-related neuropathies: Clinical features, molecular pathogenesis and therapeutic perspectives. J Neurol Sci. 2015 Sep 15;356(1-2):7-18. PubMed PMID:26143526. El-Hattab AW, Suleiman J, Almannai M, Scaglia F. Mitochondrial dynamics: Biological roles, molecularmachinery, and related diseases. Mol Genet Metab. 2018 Dec;125(4):315-321. Review. PubMed PMID: 30361041. Bobbin ML, Rossi JJ. RNA Interference (RNAi)-Based Therapeutics: Delivering on the Promise? AnnuRev Pharmacol Toxicol. 2016;56:103-22. Review.PubMed PMID: 26738473

Charcot-Marie-Tooth type 2A (CMT2A)

Malattia di Charcot-Marie-Tooth type 2A (CMT2A)