Multipotent mesenchymal stromal cells for Machado Joseph disease therapy

Abstract

Machado Joseph disease or Spinocerebellar ataxia type 3 is the most common SCA worldwide, caused by an expanded CAG repeat in the MJD1 gene, which translates into a polyQ tract within the ataxin-3 protein. Currently, there is no therapy able to modify or delay disease progression. Multipotent mesenchymal stromal cells (MSC) are extremely promising tools for therapy of neurodegenerative disorders and, more recently, this therapeutic approach became motif of interest with respect to cerebellar disorders, such as spinocerebellar ataxias (SCAs). In the present study, we investigated whether the stereotaxic transplantation of MSC into the cerebellum of MJD transgenic mice can produce a neuroprotective effect, allowing rescue of the extremely severe phenotype of this mouse model. We found that MSC could engraft in the cerebellum and mediate a significant improvement of motor coordination. Furthermore, MSC alleviated the neuropathology of transgenic MJD mice, preserving the Purkinje cells and both molecular and granular layers. Therefore, our results suggest that MSC can become a strong candidate for disease-modifying MJD therapies, so far inexistent.

A doença de Machado Joseph (MJD), também conhecida como ataxia espinocerebelosa do tipo 3 (SCA3), é a ataxia espinocerebelosa mais comum em todo o mundo. Esta doença é causada por uma repetição excessiva do trinucleótido CAG no gene MJD1/ATXN3, que se traduz num tracto de poliglutaminas na proteína ataxina-3. Até ao momento não existem terapias que sejam capazes de modificar ou atrasar a progressão desta doença fatal. No entanto, as células mesenquimatosas do estroma (MSC) têm demonstrado ser uma ferramenta promissora como terapia celular de doenças neurodegenerativas. Recentemente, o seu uso tem vindo a receber especial atenção em doenças que afectam o cerebelo, nomeadamente em ataxias espinocerebelosas. Estudos préclínicos e clínicos têm demonstrado que a utilização deste tipo de células é segura e que contribui para a melhoria de doentes com ataxias. No entanto, não existem ainda estudos que avaliem o uso das MSC em MJD usando modelos animais. Os estudos em humanos estão confinados a avaliação clinica e não permitem avaliar a neuropatologia antes e após a administração das MSC. Torna-se assim crucial o estudo do uso das MSC num modelo de murganhos portadores da MJD para investigar se a terapia pode aliviar o comprometimento motor e a neurodegeneração causada pela ataxina-3 mutante. No presente estudo investigámos se o transplante local das MSC no cerebelo de murganhos transgénicos portadores de MJD poderia produzir um efeito neuroprotector e aliviar o fenótipo inerente a esta doença. Foi demonstrado que as MSC conseguem sobreviver no tecido cerebelar e produzir uma melhoria na coordenação motora. Além disso, as MSC conseguiram aliviar a neuropatologia neste modelo de MJD, preservando as células de Purkinje e as camadas molecular e granular do cerebelo. Em conclusão, estes resultados sugerem que a terapia com MSC pode tornar-se uma forte abordagem terapêutica para a doença Machado Joseph.