Descoberta de biomarcadores da "clínica para o laboratório": a caminho de um ensaio clínico para a doença de Machado-Joseph

Visão Geral

Resumo do Projecto

A doença de Machado-Joseph (DMJ), ou ataxia espinocerebelosa do tipo 3 (SCA3), é a ataxia hereditária autossómica dominante mais comum no mundo. É causada pela expansão de uma repetição do trinucleótido CAG na região codificante do gene ATXN3 que leva à tradução da proteína ataxina-3 mutada que tende a agregar, levando à morte neuronal em regiões específicas do cérebro, nomeadamente o cerebelo. À medida que a doença progride, os doentes tornam-se incapazes de andar sem ajuda, ficam confinados a uma cadeira de rodas, acabando por sofrer morte prematura. Atualmente, não existe cura ou terapia capaz de melhorar a progressão da doença.

Diversas estratégias que visam promover o silenciamento específico do gene ATXN3 mutado foram já desenvolvidas pelo nosso grupo, levando a melhorias efetivas da neuropatologia e dos défices motores em modelos de DMJ. No entanto, enquanto o desenvolvimento destas estratégias está a ser realizado com sucesso, a falta de biomarcadores fiáveis constitui uma limitação significativa para translação clínica. Assim, a descoberta de biomarcadores não-invasivos é fundamental para o sucesso dos ensaios clínicos, dada a necessidade destes para avaliar a progressão da doença e a resposta à terapia.

Neste contexto, o objetivo principal deste projeto é desenvolver um painel de biomarcadores para a DMJ capaz de rastrear a progressão da doença e avaliar a resposta à terapia, em humanos e murganhos. É esperado que este painel de biomarcadores seja rapidamente introduzido na clínica para avaliar a eficácia da estratégia de silenciamento génico mais promissora desenvolvida no nosso grupo num futuro ensaio clínico.

Para cumprir o nosso objetivo, iremos:

- realizar uma análise proteómica no soro e no líquido cefalorraquidiano (LCR) de uma coorte de doentes de DMJ para identificar vias mecanísticas relevantes e um painel de proteínas que se correlacionem com a progressão da doença;

- identificar as proteínas translacionais e validar este painel de proteínas em modelos transgénicos de murganhos;

- validar as proteínas identificadas em todas as amostras disponíveis da maior e mais bem caracterizada coorte longitudinal de doentes de DMJ – a coorte do estudo ESMI;

- avaliar o potencial do painel de biomarcadores identificados para estimar a resposta a uma terapia de silenciamento génico num modelo de murganho transgénico relevante.

Globalmente, esperamos desenvolver um painel de biomarcadores clinicamente relevante, capaz de rastrear assinaturas moleculares idênticas entre humanos e animais, que possa ser rapidamente usado em estudos pré-clínicos a decorrer. Além disso, este painel de biomarcadores suportará o desenho de um ensaio clínico que esperamos iniciar em breve para testar a nossa melhor abordagem de terapia génica. Este projeto certamente acelerará a descoberta de uma terapia para a DMJ, e consequentemente para outras doenças neurodegenerativas que partilhem os mesmos mecanismos de doenças.

Objectivos Principais

Machado-Joseph Disease (MJD), or Spinocerebellar ataxia type 3 (SCA3), is the most common autosomal dominantly-inherited ataxia worldwide. It is caused by an over repetition of the CAG trinucleotide in the coding region of the ATXN3 gene which translates into a mutated ataxin-3 protein that tends to aggregate, leading to neuronal death in specific brain regions, namely the cerebellum. As the disease progresses, patients become unable to walk without aids and get confined to a wheelchair ultimately suffering premature death. Currently, there is no treatment available to ameliorate or stop the progression of this highly disabling disease.

Several strategies aiming at promoting allele-specific silencing of the ATXN3 mutated gene have been developed by our group, leading to effective improvements of neuropathology and motor deficits in MJD models. However, while the development of these strategies is being accomplished with success, the lack of reliable biomarkers constitutes one major limitation for clinical translation. Thus, the discovery of non-invasive biomarkers is critical for clinical trials to succeed, as biomarkers are needed to evaluate disease progression and assess therapy response.

In this context, the primary goal of this project is to develop a biomarker panel for MJD that could track the disease progression and evaluate therapy response in both humans and mice. This biomarker panel is expected to rapidly translate into clinical use to assess the efficacy of our most promising gene silencing approach in an upcoming clinical trial.

To accomplish our goal, we will:

- perform a proteomic analysis in serum and cerebrospinal fluid (CSF) of a cohort of MJD patients to identify relevant mechanistic pathways and a panel of protein markers that correlates with disease progression;

- identify translatable protein candidates and validate the identified protein panel in MJD transgenic mouse models;

- validate the identified protein candidates in all samples available from the largest, comprehensively characterized longitudinal cohort of MJD patients – the ESMI cohort.

- evaluate the potential of the identified biomarker panel to assess the response to a gene silencing therapy in a relevant transgenic mouse model.

Overall, we expect to develop a clinically relevant biomarker panel able to track similar molecular signatures between humans and animals that can be used in ongoing pre-clinical studies. Moreover, this biomarker panel will further support the design of a clinical trial that we expect to initiate in a near future to test our most promising gene therapy approach. This project will definitely accelerate the discovery of a therapy for MJD, and consequently for other neurodegenerative disorders sharing the same disease mechanisms.

Detalhes de Projeto