Allan Herndon Dudley syndrome (AHDS) is a rare and severe X-linked genetic disease caused by defects in SLC16A2, the gene encoding the monocarboxylate transporter 8 (MCT-8). Affected males present with early onset severe encephalopathy combined with abnormal thyroid hormone (TH) levels in the blood. The first symptoms appear during the first year of life and the disease evolution is highly disabling [1, 2]. In the brain, hypothyroidism is responsible for the defective neuronal development and the progressive functional impairments, and it is mainly due to the impaired transport of T3 through the blood brain barrier (BBB). Conversely, the elevated blood level of T3 results in peripheral tissue thyrotoxicity, where transporters other than MCT8 are expressed [2, 3]. Presently, no cure is available, and the sole pharmacological approach, which progressed toward clinical trials is the use of an analog of the THs, the Triac compound [4]. Mutations in the SLC16A2 gene can impair either the synthesis or the activity of the transporter, while many others affect its folding, stability and/or localization. Thus, in the effort of searching for a therapeutic solution, we propose the use of compounds known as CFTR correctors to rescue the expression and localization of those MCT8 mutants characterized by problems of folding/trafficking. The idea arose from the evidence that correctors are effective not only on CFTR type II mutants, but on mutated proteins as different as sarcoglycans or sarco/endoplasmic reticulum calcium ATPse, responsible for sarcoglycanopathy or Brody myopathy respectively [5-8]. On these premises, we decided to test a small panel of CFTR correctors in AHDS. Particularly, we focused on MCT8 mutants characterized by residual functionality but low expression/low plasma membrane localization or defective translocation to the cell surface. Different CFTR correctors, both in single and combined administration were tested in a heterologous cell system, with the idea that the combination may result in similar efficacy with reduced side effects because of the reduced doses. To assess the functionality of the MCT8, the conventional method is based on the uptake of radioactive T3 by the cells [9]. Besides the application of this method, to minimize the need of using radioactive compounds, we are generating a biosensor in which the TH transporter functionality is indirectly measured through a system composed by the TH receptor and the TH response elements (TRE) controlling the transcription of the reporter gene luciferase. Lastly, we have started the generation of iPSCs from primary fibroblast form AHDS subjects. They will be useful for the final validation of the therapeutic approach using human pathological samples. Altogether, our data highlight the potential of CFTR correctors in the treatment of AHDS when the MCT8 mutants maintain some functionality. Several other mutations and additional CFTR correctors are presently under investigation.

RIUTILIZZO DEI CORRETTORI CFTR NELLA SINDROME DI ALLAN HERNDON DUDLEY La sindrome di Allan Herndon Dudley (AHDS) è una malattia genetica rara legata al cromosoma X, causata da difetti nel gene SLC16A2 che codifica il trasportatore degli acidi monocarbossilici 8 (MCT-8). I maschi ammalati presentano una precoce e grave encefalite accompagnata da livelli anormali di ormone tiroidei (TH) nel sangue. L'evoluzione della malattia è fortemente invalidante [1, 2]. Nel cervello, l'ipotiroidismo è responsabile dello sviluppo neuronale difettoso e delle progressive riduzioni funzionali, ed è primariamente causato dal trasporto alterato dell'ormone T3 attraverso la barriera ematoencefalica. Al contrario, l'elevato livello ematico di T3 provoca tireotossicità nei tessuti periferici, dove sono espressi trasportatori diversi da MCT8 [2, 3]. Non è ancora disponibile una cura e l'unico approccio farmacologico, attualmente in fase clinica, è l'uso di un analogo degli ormoni tiroidei: il composto Triac [4]. Mutazioni di SLC16A2 possono compromettere la sintesi o l'attività del trasportatore, mentre molte altre ne influenzano il ripiegamento, la stabilità e la localizzazione. Pertanto, nella ricerca di una soluzione terapeutica, proponiamo l'uso di composti noti come correttori CFTR per recuperare l'espressione e la localizzazione dei mutanti di MCT8 con problemi di folding/trafficking. L'idea è nata dall'evidenza che i correttori sono efficaci non solo sui mutanti CFTR di tipo II, ma anche su quelli di proteine diverse come i sarcoglicani o la calcio-ATPasi del reticolo sarco/endoplasmatico, responsabili rispettivamente delle sarcoglicanopatie e della miopatia di Brody [5-8]. Abbiamo così deciso di testare un piccolo numero di correttori CFTR in AHDS. Ci siamo concentrati su mutanti MCT8 caratterizzati da ridotta funzionalità, espressione e localizzazione in membrana plasmatica, somministrando diversi correttori CFTR singolarmente o in combinazione, in un sistema cellulare eterologo, con l'idea che la combinazione possa avere efficacia simile con effetti collaterali ridotti. Per valutare la funzionalità dell'MCT8 utilizzeremo il metodo convenzionale che si basa sull'assorbimento di T3 radioattivo da parte delle cellule [9]. Inoltre, per ridurre al minimo la necessità di utilizzare composti radioattivi, stiamo generando un biosensore che permette di misurare la funzionalità del trasportatore TH indirettamente attraverso un sistema composto dal recettore TH e dal TH response elements (TRE) che controllano la trascrizione del gene reporter luciferasi. Infine, grazie alla generazione iniziata recentemente, di iPSC da fibroblasti primari di soggetti AHDS, potremo validare l'approccio terapeutico utilizzando campioni patologici umani. Nel complesso, i nostri dati evidenziano il potenziale dei correttori CFTR nel trattamento dell'AHDS quando i mutanti MCT8 sono parzialmente funzionali. Diverse altre mutazioni e ulteriori correttori CFTR sono attualmente in studio.

1. Groeneweg, S., et al. Best Pract Res Clin Endocrinol Metab, 2017. 31(2): p. 241-253. 2. Braun, D. and U. Schweizer. Vitam Horm, 2018. 106: p. 19-44. 3. Ceballos, A., et al. Endocrinology, 2009. 150(5): p. 2491-6. 4. Groeneweg, S., et al. Lancet Diabetes Endocrinol, 2019. 7(9): p. 695-706. 5. Scano, M., et al. Hum Mol Genet, 2022. 31(4): p. 499-509. 6. Carotti, M., et al. Int J Mol Sci, 2020. 21(5). 7. Carotti, M., et al. Hum Mol Genet, 2018. 27(6): p. 969-984. 8. Rogan, M.P., et al. Chest, 2011. 139(6): p. 1480-1490. 9. Braun, D. and U. Schweizer. Endocrinology, 2017. 158(3): p. 678-691.

MCT8 Deficiency/ALLAN HERNDON DUDLEY SYNDROME

Sindrome ALLAN HERNDON DUDLEY/ Deficit di MCT8