AUGUST 2018 – Exon Skipping in a Dysf-Missense Mutant Mouse Model

Abstract

Limb girdle muscular dystrophy 2B (LGMD2B) is without treatment and caused by mutations in the dysferlin gene (DYSF). One-third is missense mutations leading to dysferlin aggregation and amyloid formation, in addition to defects in sarcolemmal repair and progressive muscle wasting. Dysferlin-null mouse models do not allow study of the consequences of missense mutations. We generated a new mouse model (MMex38) carrying a missense mutation in exon 38 in analogy to a clinically relevant human DYSF variant (DYSF p.Leu1341Pro). The targeted mutation induces all characteristics of missense mutant dysferlinopathy, including a progressive dystrophic pattern, amyloid formation, and defects in membrane repair. We chose U7 small nuclear RNA (snRNA)-based splice switching to demonstrate a possible exon-skipping strategy in this new animal model. We show that Dysf exons 37 and 38 can successfully be skipped in vivo. Overall, the MMex38 mouse model provides an ideal tool for preclinical development of treatment strategies for dysferlinopathy.

Interview

Im August erhielten Verena Schöwel und ihr Team die Auszeichnung Paper of the Month.

Woran forschen Sie? Was ist der Kern Ihrer Forschung? Was motiviert Sie bei ihrer Forschung?

Wir, die Arbeitsgruppe Spuler, forschen an Krankheiten der Skelettmusklatur und entwickeln für diese meist unbehandelbaren Krankheiten neue Therapieansätze. Gleichzeitig möchten wir die molekularen Krankheitsmechanismen verstehen lernen. Wir sind ein interdisziplinäres Team aus Ärzten und Naturwissenschaftlern am Experimental and Clinical Research Center (ECRC) der Charité und des Max-Delbrück-Centrums und betreuen dort auch eine große Ambulanz für Patienten mit Muskelkrankheiten. Die Motivation schöpfen wir aus der Möglichkeit, unsere Erkenntnisse dem Patienten später vielleicht zugänglich machen zu können.

Was ist die zentrale Botschaft Ihrer Publikation? Wodurch unterscheidet sich Ihre Studie von den Arbeiten anderer Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in diesem Feld?

Um die Funktion einzelner Proteine zu untersuchen, genügt es in Mausmodellen die jeweils entsprechend zugehörigen Gene komplett auszuschalten. Therapieansätze können aber nur gezielt erforscht werden, wenn wir Krankheits- und Patienten-relevante Mutationen in das betroffene Gen einbringen. Das haben wir in diesem Projekt erstmals für eine Form der Muskeldystrophie (LGMD2B, DYSF) realisiert. Ein einzelner Aminosäureaustausch im Protein Dysferlin führt zum Vollbild der Erkrankung. Als therapeutischen Ansatz haben wir gezeigt, dass in dem nicht-modular aufgebauten Gen Dysf die krankheitsverursachende Gensequenz durch Exon-Skipping ausgeschaltet werden kann und damit eine Erhöhung der Gesamtmenge von produziertem Protein einhergeht. Das war für dieses Gen völlig unerwartet und von anderen Arbeitsgruppen auch bislang nicht versucht worden.

Mit welchen Kooperationspartnern ist die Publikation entstanden? Wer war maßgeblich mit daran beteiligt?

Dieses Projekt ist das Ergebnis zweier strukturierter, lokaler und internationaler Nachwuchsförderungsprogramme zwischen Charité und MDC einerseits, zwischen Berlin und Paris andererseits. Erstens, das sogenannte KAP Programm (Klinisches Ausbildungsprogramm) erlaubte jungen Ärzten und Ärztinnen der Charité für bis zu drei Jahren sich völlig der Forschung zu widmen und in einer MDC Arbeitsgruppe zu arbeiten. Ich habe als „KAP’lerin“ der Charité in der Forschergruppe von Michael Bader am MDC dieses neuartige Mausmodell etablieren dürfen. Das KAP Programm wurde 2014 eingestellt. Aus der AG Spuler des ECRC heraus wurde ein internationales Graduiertenkolleg für Muskelforschung zwischen Berlin und Paris etabliert (DFG IGK 1631, MyoGrad), über das internationale Doktoranden rekrutiert wurden. Jakub Malcher, Erstautor der Publikation, hat in einer Kooperation mit Luis Garcia, Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines, INSERM U1179, die Exon-Skipping Strategie entwickelt und im Rahmen des MyoGrad Programms in einem Cotutelle-Verfahren promoviert.

Welche nächsten Schritte sind für das Projekt geplant und was sind mögliche Implikationen Ihrer Ergebnisse für den Patienten?

Direkt schon nach der Veröffentlichung der Publikation erreichten uns viele Anfrage zur Nutzung des neuen Mausmodells, u.a. aus dem MIT (Massachusetts Institute of Technology, Boston) um neue Therapieansätze zu prüfen. Wir werden das Mausmodell in gleichem Sinne auch bei uns in der Arbeitsgruppe weiterverwenden. In unserer AG besteht bereits ein erhebliches Verständnis für die Bedingungen einer Zulassung für spätere Therapien am Patienten. Wenn eine erfolgreiche Therapie im Tierversuch zur Verfügung stehen sollte, können wir gezielt mit den Zulassungsbehörden zusammenarbeiten.