Tractament de butllofes millorat per a EBS

Els investigadors van detectar que els canvis genètics de la síndrome de les ferides per a ferides (EBS) alteren la producció de proteïnes que formen el nucli de cada cèl·lula. El nucli és un contenidor dels cromosomes de la cèl·lula i està danyat en aquestes cèl·lules; té una forma incorrecta al microscopi. Això sembla fer que les cèl·lules es comportin com si estiguessin constantment danyades. No poden respondre adequadament produint proteïnes que es necessiten quan la pell està addicionalment danyada o inflamada. A més de la vulnerabilitat mecànica/estructural de la pell amb EB, aquesta capacitat potencialment reduïda per reparar les ferides podria ser un objectiu per millorar els símptomes.

Durant el primer any d'aquest projecte, els investigadors han fet créixer cèl·lules de la pell de persones amb EBS, així com han alterat cèl·lules de la pell que ja estan creixent bé al laboratori per fer-les comportar com les cèl·lules de persones amb EBS. Han utilitzat aquestes cèl·lules per modelar la cicatrització de ferides veient quant de temps triguen a tancar una esgarrapada en una capa de cèl·lules en creixement. Els estudis inicials han identificat diferències en les cèl·lules EBS en comparació amb les cèl·lules normals i la següent etapa del projecte comprovarà si els tractaments poden revertir aquestes diferències i millorar el rendiment d'aquestes cèl·lules en el model de cicatrització de ferides.

Els investigadors van presentar el seu projecte com a cartell a l'abril 2024.

Investigador principal:

El professor John Connelly és líder en mecanobiologia de la pell i mecanodetecció cel·lular. El seu laboratori empra una sèrie de models in vitro per disseccionar els mecanismes pels quals les cèl·lules de la pell senten i responen a senyals mecànics i el paper d'aquests senyals en la salut i la malaltia de la pell.

Co-investigadors:

El professor David Kelsall és un expert en malalties genètiques de la pell humana. El seu laboratori utilitza mètodes genòmics i de biologia cel·lular per investigar la patogènesi de les malalties de la pell humana.
El professor Julien Gautrot és un expert en biomaterials i el seu laboratori desenvolupa nous materials per al lliurament de cèl·lules i gens. A més, té experiència en tecnologia d'òrgan-on-xip i el seu equip ha dissenyat nous sistemes per al modelatge de la pell i l'actuació mecànica.

Col·laboració:

Prof Adrian Heagerty, Universitat de Birmingham.

"Aquests estudis seran el primer pas en el desenvolupament d'un nou enfocament per tractar l'EBS i establirien les bases per a la traducció d'aquestes teràpies en benefici per al pacient".

– Prof John Connelly

Títol de la beca: Targeting epigenetic gene regulation in epidermolysis bullosa simplex

L'epidermolisi bullosa simplex (EBS) és una malaltia genètica rara de la pell causada per mutacions de la queratina a l'epidermis, i des del naixement provoca una pell fràgil que és propensa a ampolles doloroses. Actualment no hi ha cura per a l'EBS, i les noves teràpies per modificar la gravetat de la malaltia tenen el potencial de proporcionar grans beneficis i millorar la qualitat de vida dels nens i les famílies que pateixen aquesta malaltia. Estudis recents del nostre laboratori han identificat diferents canvis i en els nuclis de cèl·lules amb mutacions de queratina, fet que ens porta a la hipòtesi que l'estructura nuclear i l'organització de l'ADN contribueixen als símptomes i la gravetat de l'EBS. A més, proposem que l'ús de compostos existents coneguts com "inhibidors epigenètics", que regulen l'empaquetament de l'ADN dins del nucli, tinguin el potencial de corregir l'estructura nuclear dels queratinòcits EBS i millorar la reparació de les butllofes. Per tant, aquest projecte pretén caracteritzar els canvis a nivell molecular en l'organització nuclear causats per mutacions de l'EBS i dur a terme proves inicials d'un panell selecte d'inhibidors epigenètics per veure si poden millorar la cicatrització de ferides i la resolució de les butllofes al laboratori. Aquests estudis seran el primer pas en el desenvolupament d'un nou enfocament per tractar l'EBS i establirien les bases per a la traducció d'aquestes teràpies en beneficis per al pacient. Els propers passos després d'aquest estudi seran seleccionar els fàrmacs més efectius i portar-los a més proves i assaigs clínics.

L'epidermolisi ampul·lar simple (EBS) és una malaltia cutània poc freqüent causada per mutacions genètiques a les queratines de l'epidermis. Tot i que els impactes mecànics generals d'aquestes mutacions de la queratina sobre la fragilitat de la pell i la formació de butllofes estan ben establerts, els efectes sobre les vies de senyalització bioquímica intracel·lular i les respostes inflamatòries encara no estan clars. Per tant, aquest projecte pretén disseccionar els efectes de les mutacions causants d'EBS sobre les respostes a l'estrès dels queratinòcits i la inflamació.

Fins ara, hem generat noves línies cel·lulars de queratinòcits que expressen queratina 14 (K14) amb dues mutacions diferents que se sap que causen EBS, i hem observat canvis sorprenents en els nuclis d'aquestes cèl·lules, que mostren nuclis deformats i de forma irregular amb expressió alterada de proteïnes clau de l'embolcall nuclear. També hem descobert que aquestes cèl·lules han augmentat l'expressió basal de proteïnes clau de resposta a l'estrès i no aconsegueixen regular a l'alça aquestes proteïnes en resposta a factors d'estrès externs, com la radiació ultraviolada. Perfils d'expressió gènica addicionals han descobert vincles amb l'expressió alterada del factor de creixement i de les citocines en queratinòcits EBS. En conjunt, aquestes troballes apunten a una possible via de senyalització en què la deformitat nuclear a les cèl·lules EBS desencadena l'expressió constitutiva de proteïnes de resposta a l'estrès i la senyalització inflamatòria alterada. Aquestes troballes suggereixen que, a més de ser mecànicament més feble, l'epidermis dels pacients amb EBS pot tenir una capacitat alterada per a les respostes a l'estrès i la reparació de teixits. Per tant, la focalització d'aquesta via pot ser una estratègia potencial per millorar la cicatrització de les ferides en pacients amb EBS, però calen més investigacions per confirmar aquests mecanismes.

En els nostres estudis anteriors, vam observar que els queratinòcits amb mutacions causants de SEB mostraven una expressió alterada de la làmina nuclear, que són reguladors clau de l'estructura nuclear i l'organització del genoma. Aquestes troballes ens van portar a plantejar la hipòtesi que els queratinòcits SEB tenen una arquitectura nuclear alterada que afecta l'expressió gènica i la patogènesi de la malaltia. L'objectiu general del projecte proposat era determinar les conseqüències de les mutacions de la queratina causants de SEB sobre l'arquitectura nuclear i la regulació gènica epigenètica. A més, vam voler explorar si la modulació de l'expressió gènica amb inhibidors epigenètics.

El pla de treball tenia tres objectius/propòsits principals:

1. Establir un model 3D HSE d'EBS amb actuació per esforç mecànic controlat.

2. Avaluar un panell d'inhibidors epigenètics per promoure la reparació de ferides dins del model 3D de la síndrome de lesions bucals perifèriques (SBE).

3. Investigar els mecanismes d'acció epigenètics i reguladors gènics per a inhibidors seleccionats.

S'ha afegit un quart objectiu nou al projecte després de descobriments recents que la deformació i la fragilitat nuclears s'han implicat en l'activació de la via cGAS-STING, que detecta l'ADN citosòlic i desencadena l'expressió de gens inflamatoris, com ara els interferons de tipus I:

 4. Investigar les respostes inflamatòries i d'estrès alterades en queratinòcits EBS.

(De l'informe de progrés del juliol de 2025.)

L'objectiu general d'aquest projecte és entendre com l'epidermòlisi bullosa simplex (EBS) influeix en l'expressió gènica en els queratinòcits i explorar si una classe particular de fàrmacs coneguts com "inhibidors epigenètics" podria ajudar a corregir l'expressió gènica i ajudar a promoure la curació de les butllofes a l'EBS. Els objectius específics del projecte són caracteritzar primer com s'altera la regulació gènica a les cèl·lules EBS i determinar el paper dels factors epigenètics, que fa referència a com s'empaqueta l'ADN dins del nucli. A continuació, tenim previst investigar com el tractament amb un panell de diferents inhibidors epigenètics afecta la cicatrització de ferides i l'estructura del teixit 3D mitjançant els nostres models de pell dissenyats al laboratori.

Durant el primer any del projecte, ens hem centrat en establir eines clau i en l'optimització de protocols experimentals per dur a terme aquests estudis. Aquest treball va incloure l'enginyeria de noves línies de queratinòcits amb dues mutacions diferents de queratina, conegudes per causar EBS, i els seus controls genèticament coincidents. Ara hem confirmat que aquestes cèl·lules expressen nivells similars de queratines mutants i normals i que la introducció de la queratina mutant indueix la formació d'agregats de queratina, tal com s'observa a la pell del pacient i a les cèl·lules cultivades. També hem obtingut noves línies cel·lulars derivades de pacients amb mutacions coincidents i hem optimitzat les seves condicions de cultiu, i hem establert assajos per analitzar el tancament de la ferida de rascada i models de cultiu 3D utilitzant totes aquestes cèl·lules.

Recentment hem començat a caracteritzar els efectes de les mutacions de la queratina a les línies dissenyades sobre els factors epigenètics dels queratinòcits. Els estudis inicials indiquen que les mutacions de l'EBS provoquen diversos canvis notables en l'estructura i l'organització del nucli dels queratinòcits. Aquestes troballes han fet bones contribucions cap al primer objectiu del projecte, caracteritzar l'estat epigenètic dels queratinòcits EBS. Amb les condicions de cultiu optimitzades i els assajos esmentats anteriorment, ara estem ben posicionats per investigar l'impacte d'aquests canvis epigenètics en la funció cel·lular i dels teixits i si es poden modificar mitjançant inhibidors epigenètics per millorar la cicatrització de ferides en la següent etapa del projecte. (De l'informe de progrés del 2024.)