Studio degli effetti non cellulo-autonomi della mutazione p.A382T di TDP-43 nelle cellule di Schwann tramite l'utilizzo di un modello in vivo e di un modello in vitro

The neuropathological hallmark of amyotrophic lateral sclerosis (ALS), a neurodegenerative disease characterized by the involvement of upper and lower motor neurons, is the presence of mislocalization, aggregation and phosphorylation of the RNA-binding protein TDP-43, referred to as TDP-43 pathology, in affected tissues. In some cases, mutations in TDP-43 are found in patients with ALS, suggesting that TDP-43 has a causative role in the disease. The missense p.A382T variant is the most common in the Italian population of patients with ALS. TDP-43 pathology does not involve only neuronal cells and has been observed in glial cells. Phosphorylated TDP-43 has been observed in both axons and Schwann cells in motor nerve biopsies from patients with ALS in previous studies. In the present project, we tried to evaluate if the expression of TDP-43 with the p.A382T mutation in Schwann cells has a non-cell autonomous role on motor neuron disease. We generated an iPSC-derived in vitro model, and an in vivo transgenic mouse model. The in vitro model showed that iPSC-derived Schwann cells from patients with ALS with the TDP- 43 p.A382T mutation are toxic to iPSC-derived motor neurons from healthy TDP-WT controls, impairing axonal sprouting. The in vivo model did not exhibit overt behavioral or neurophysiological phenotypes, probably due to the low-level expression of the transgenic protein. However, adult-onset sporadic neuropathological abnormalities and TDP-43 mislocalization were observed. In conclusion, our results suggest that the expression of TDP-43 with the p.A382T mutation in Schwann cells might have a non-cell autonomous role and affect motor neuron disease.

Il tratto neuropatologico distintivo della sclerosi laterale amiotrofica (SLA), una malattia neurodegenerativa caratterizzata dal coinvolgimento di primo e secondo motoneurone, è la mislocalizzazione, aggregazione e fosforilazione della proteina TDP-43, nota come patologia da TDP-43, nei tessuti affetti. In alcuni casi, nei pazienti con SLA vengono identificate mutazioni in TDP-43, suggerendo che questa proteina abbia un ruolo causale nella malattia. La variante missenso p.A382T è la più comune mutazione di TDP-43 nella popolazione italiana di pazienti con SLA. La patologia da TDP-43 non riguarda solo le cellule neuronali, ma è stata osservata anche nelle cellule gliali. Studi precedenti hanno riscontrato TDP-43 fosforilata sia negli assoni che nelle cellule di Schwann in biopsie di nervi motori di pazienti con SLA. Nel presente progetto, abbiamo cercato di valutare se l’espressione di TDP-43 con la mutazione p.A382T nelle cellule di Schwann abbia un ruolo nella malattia dei motoneuroni. Abbiamo generato un modello in vitro derivato da iPSC e un modello murino transgenico in vivo. Il modello in vitro ha mostrato che le cellule di Schwann derivate da iPSC di pazienti con SLA con mutazione TDP-43 p.A382T sono tossiche per i motoneuroni derivati da iPSC di controlli sani con TDP-WT, compromettendo la crescita degli assoni. Il modello in vivo non ha mostrato fenotipi comportamentali o neurofisiologici evidenti, probabilmente a causa del basso livello di espressione della proteina transgenica. Tuttavia, sono state osservate anomalie neuropatologiche sporadiche a esordio adulto e mislocalizzazione di TDP- 43. In conclusione, i nostri risultati suggeriscono che l’espressione di TDP-43 con la mutazione p.A382T nelle cellule di Schwann potrebbe avere un ruolo non autonomo e influenzare la malattia dei motoneuroni