Estudi de l’alliberació del calci intracel·lular en cardiomiòcits derivats de iPSC

En una petita regió de l'Illa de Gran Canària entre els anys 1994 i 2007 es van registrar 11 casos de mort sobtada cardíaca (MSC) en situacions d'estrès emocional o físic en individus joves en quatre famílies aparentment no relacionades. Un gran estudi genealògic va permetre connectar les quatre famílies dins d'un arbre genealògic de més de 2000 membres amb un avantpassat comú nascut el 1749. L'anàlisi genètica va identificar una mutació al gen codificant pel receptor de rianodina de tipus dos (RYR2) RYR2_c.G1069A (RYR2_p.G357S) que va ser associada amb els casos de MSC en aquesta família. El gen RYR2 és el principal gen associat amb l'arrítmia letal anomenada taquicàrdia ventricular polimòrfica catecolaminèrgica (CPVT). Inicialment, es van identificar 179 portadors vius d'aquesta mutació i 36 subjectes morts. D'entre els individus morts, 6 eren genotip positius i els altres havien mort en circumstàncies documentades altament suggestives de CPVT.
Estudis realitzats amb models d'expressió heteròloga, en els quals se'ls indueix l'expressió de la proteïna mutada, es va demostrar que la mutació causava un guany de funció en l'activitat del RYR2 quan es mimetitzaven situacions d'estrès. Estudis posteriors, van proposar que la variabilitat en la penetrància i expressivitat del fenotip en la família podria ser explicada per una disminució de la quantitat de proteïna del RYR2 provocada per la mutació. La possibilitat de generar cardiomiòcits a partir de cèl·lules mare pluripotents induïdes (iPSC-CM) dels individus portadors de la mutació, ens va donar l'oportunitat de determinar els efectes patogènics de la mutació en un model cel·lular més rellevant, i també determinar com el patrimoni genètic individual podia influenciar el fenotip de la malaltia.
El nostre estudi va incloure un individu control sa i cinc individus portadors de la mutació RYR2_p.G357S de tres nuclis familiars: I) Dos germans heterozigots: un simptomàtic (presíncope a 19 anys i MSC recuperada a 21 anys) i la seva germana asimptomàtica. II) Dos individus amb parentesc de segon grau, els quals eren primera (síncope a 39 anys) i tercera generació (síncope a 8 anys). III) Un individu, homozigot per la mutació, sense parentesc directe amb els altres individus (síncope a 8 anys). Tots els donants portadors de la mutació porten un desfibril·lador automàtic implantat excepte la donant asimptomàtica del primer nucli.
Els experiments funcionals realitzats amb els iPSC-CM dels individus inclosos en l'estudi, utilitzant cafeïna com a activador específic de RYR2, van mostrar un guany de funció en l'activitat del canal en condicions basals, comparat amb el control sa. Aquest augment de l'activitat del RYR2 no va poder ser incrementat estimulant amb isoproterenol. A més, vam poder observar com en presència d'isoproterenol la funció dels RYR2 dels individus amb parentesc de segon grau disminuïa. A nivell molecular vam poder determinar que els nivells de RYR2 tant per RNA com per proteïna eren semblants al control. Fet que mostrava que la baixa penetrància de la mutació no era causada per una disminució de la quantitat de RYR2.
Tots els resultats en conjunt indiquen que la mutació RYR2_p.G357S promou tant un guany de funció en condicions basals com una resposta aberrant a l'estimulació β-adrenèrgica amb isoproterenol. Tot això, podria proporcionar el substrat cel·lular necessari per a la generació d'arrítmies malignes. La relativa baixa penetrància i expressivitat de la mutació en la gran família de les Illes Canàries no poden ser atribuïdes a una degradació del RYR2. En tot cas, variants individuals presents en el genoma dels individus, patrimoni genètic individual, podrien augmentar o disminuir la severitat del fenotip dels individus portadors de la mutació.

Lectura de la tesi: 30/05/23, per videoconferència (informació extreta de l’Agenda activitats de la web Escola de Doctorat)