Patients with neuro-developmental syndrome due to CAMK2b gene mutation present global developmental delay, intellectual disability, hypotonia, abnormality of the brain morphology, seizures, autism spectrum disorder, sleep disturbance and behavioral abnormalities (Kury et. al., 2017). Unfortunately, CAMK2B patients cannot benefit on an efficacious therapeutic approach and, for this reason, further studies are compulsory. The present study aimed to develop a human cellular model using patient-derived cells able to recapitulate in vitro neurogenesis and neuronal functionality. In particular, we obtained skin fibroblast from a patient carrying the de novo missense variant c.416C>T (p.Pro139Leu) in CAMK2B gene. Patient's fibroblasts have been successfully reprogrammed into induced pluripotent stem cells (iPSCs) using a non-integrating episomal methodology. Additionally, we have assessed their pluripotency by positivity to alkaline phosphatase and pluripotency markers (i.e. OCT4, SOX2, SSEA4 and TRA1-60). The obtained patient-derived iPSCs will be used to generate cortical neurons and live-imaging readouts to assess the morphological (i.e. neurites' length) and functional features (i.e. calcium imaging assays) of patient-derived neurons will be performed. The data obtained from this study will help to characterize the pathophysiology of this rare genetic disease.

Generazione di iPSC derivate da paziente per comprendere i meccanismi patogenici alla base della funzione neuronale alterata associata a mutazioni del gene CAMK2b Il presente studio ha consentito di generare un modello umano di studio per la "sindrome del neuro-sviluppo dovuta alla mutazione del gene CAMK2b" con l'obiettivo di svelarne i meccanismi patogenetici e produrre una conoscenza in grado di portare a nuove ipotesi per l'avanzamento di approcci terapeutici mirati ed efficaci. Il modello sviluppato consiste in cellule staminali pluripotenti indotte (denominate iPSC) riprogrammate da fibroblasti ottenuti da biopsia cutanea di un paziente con la variante c.416C>T (p.Pro139Leu) nel gene CAMK2B. Le cellule ottenute sono state validate per sterilità, capacità proliferativa, positività a marcatori di pluripotenza e caratterizzate per la loro capacità di differenziare in molteplici tipi cellulari (i.e. cellule neuronali). Tali cellule saranno differenziate in neuroni corticali per studiare le caratteristiche morfologiche e funzionali durante e dopo il differenziamento neuronale e confrontate con neuroni derivati da iPSC derivate da individui sani. Il modello generato aiuterà a chiarire i meccanismi patogenetici che causano i difetti neuronali osservati nei pazienti. I dati ottenuti faranno luce sul fenotipo alterato nei neuroni derivati dal paziente e questo è il primo passo verso la comprensione dei meccanismi responsabili della malattia e verso la generazione di ipotesi per recuperare il fenotipo alterato e considerare la sperimentazione di diversi approcci terapeutici.

Küry S. et al. De Novo Mutations in Protein Kinase Genes CAMK2A and CAMK2B Cause Intellectual Disability. Am J Hum Genet. 2017; 101:768-788. doi: 10.1016/j.ajhg.2017.10.003. PMID: 29100089; PMCID: PMC5673671.

neuro-developmental syndrome due to CAMK2b gene

Disabilità intellettiva non sindromica autosomico dominante