Rett Syndrome (RTT) is a genetically defined neurodevelopmental disorder caused by mutations in the X-linked gene Mecp2, a transcriptional factor known to regulate gene expression. Up to now, treatments available are only partially effective and specific against some behavioural defects and thus, with this project we aim at unveiling novel pharmacological approaches in RTT children. In the Mecp2-null mice, a delayed GABA development due to a reduced expression of the chloride extruder KCC2 has been described. Recently, we demonstrated that Ataxia Telangiectasia Mutated (ATM) modulates the excitatory/inhibitory ratio and controls KCC2 levels, suggesting a possible role of ATM also in RTT. Indeed, ATM is found increased in the hippocampus of RTT pups and neurons and, coherently, its pharmacological inhibition is able to revert molecular and functional changes in Mecp2y/- neuronal cultures. In particular, it was demonstrated that administration of KU, the specific ATM kinase inhibitor, leads to proper GABAergic development and normalized KCC2 levels. Also, in vivo in the mouse model for Dravet Syndrome (DS), i.e. mice expressing low KCC2 levels and characterized by autistic-like behaviours, the long-lasting delivery of KU normalizes these defects. Since we already showed efficacy and safety of KU in Mecp2y/- neuron, in this project we will produce consistent results regarding KU action in RTT animals: we are going to evaluate cognitive and social performances as well as diseases-associated respiratory and motor phenotypes in Mecp2y/- mice after three weeks of KU administration. Also, in the attempt to unveil KU-mediated long lasting effects, we will analyze behaviours again after a period of drug washout. The data here collected will allow to generate a complete panel of behavioural data useful for the identification of a novel and safe therapy aimed at restoring functional defects of RTT.
Studio funzionale di un nuovo approccio farmacologico per la sindrome di Rett
La sindrome di Rett (RTT) è un disordine del neurosviluppo causato da mutazioni al gene Mecp2, un fattore di trascrizione noto per regolare l'espressione genica. Ad oggi, sono disponibili trattamenti farmacologici solo parzialmente efficaci e specifici per alcuni dei difetti comportamentali; per questa ragione, lo scopo di questo progetto è studiare un nuovo approccio farmacologico per bambini RTT. In topi Mecp2-nulli è stato riscontrato un ritardato sviluppo del sistema GABAergico, a causa di una ridotta espressione del trasportare del cloro KCC2. Inoltre, recentemente abbiamo dimostrato che la proteina Atassia Telangiectasia Mutata (ATM) controlla l'equilibrio eccitazione/inibizione presente nel sistema nervoso centrale e i livelli del trasportatore KCC2, suggerendo così un potenziale ruolo di ATM anche in RTT. Infatti, ATM è stata vista aumentata nell'ippocampo di cuccioli di topo e neuroni RTT e, coerentemente, la sua inibizione farmacologica è responsabile del recupero dei difetti molecolari e funzionali osservati nelle colture neuronali Mecp2y/-. In particolare, la somministrazione dell'agente KU, inibitore specifico della proteina ATM, promuove il corretto sviluppo del sistema GABAergico e normalizza l'espressione di KCC2. Inoltre, nel modello di topo della sindrome di Dravet, caratterizzato da ridotti livelli di KCC2 e fenotipo simil-autistico, la somministrazione prolungata di KU corregge i difetti appena menzionati. Di conseguenza, in questo progetto valuteremo l'effetto di KU in animali RTT: in seguito a tre settimane di somministrazione di KU saranno studiate le performance cognitive e sociali di topi Mecp2y/-; inoltre, il comportamento di questi animali sarà valutato anche in seguito ad un periodo di washout del farmaco, così da studiarne gli effetti della somministrazione a lungo termine. I risultati qui raccolti produrranno un pannello di dati comportamentali utili per l'identificazione di una terapia nuova e sicura per correggere i difetti funzionali caratteristici della sindrome di Rett.