I disturbi del neurosviluppo: Corso di Laurea in Scienze Biologiche Curriculum genetico-molecolare I disturbi del neurosviluppo: metodi sperimentali per lo studio della patofisiologia e l’identificazione di nuovi potenziali approcci terapeutici Candidato: Livia Cosentino Relatore interno: Prof.ssa Maria Egle De Stefano Relatore esterno: Dott.ssa Bianca De Filippis

DISTURBI DEL NEUROSVILUPPO INTRODUZIONE METODOLOGIA EVIDENZE SPERIMENTALI DISCUSSIONE FATTORI GENETICI mutazioni aberrazioni cromosomiche FATTORI AMBIENTALI esposizione in gravidanza ad alcol e tabacco infezioni perinatali traumi alla nascita malnutrizione DISTURBI DEL NEUROSVILUPPO disturbo dello sviluppo intellettivo disturbi della comunicazione spettro autistico del movimento da deficit di attenzione/iperattività specifico dell’apprendimento

MODELLI SPERIMENTALI INTRODUZIONE MATERIALI e METODI ESPERIMENTI e RISULTATI CONCLUSIONI INTRODUZIONE METODOLOGIA EVIDENZE SPERIMENTALI DISCUSSIONE MODELLI IN SILICO MODELLI IN VITRO MODELLI SPERIMENTALI MODELLI EX-VIVO MODELLI IN VIVO

Patologie a eziologia nota Patologie a eziologia sconosciuta INTRODUZIONE MATERIALI e METODI ESPERIMENTI e RISULTATI CONCLUSIONI INTRODUZIONE METODOLOGIA EVIDENZE SPERIMENTALI DISCUSSIONE MODELLI ANIMALI Come si ottengono? Patologie a eziologia nota approccio basato sull’eziologia Patologie a eziologia sconosciuta approccio basato sul fenotipo Validazione VALIDITÀ DI FACCIATA VALIDITÀ DI COSTRUTTO VALIDITÀ PREDITTIVA

SINDROME DI RETT modelli murini INTRODUZIONE MATERIALI e METODI ESPERIMENTI e RISULTATI CONCLUSIONI INTRODUZIONE METODOLOGIA EVIDENZE SPERIMENTALI DISCUSSIONE SINDROME DI RETT Prevalenza: 1:10˙000 nascite Eziologia: mutazioni de novo a carico del gene MECP2 (>95% dei casi) (collocato sul cromosoma X) modelli murini MeCP2-nulli MeCP2-tronchi validità di costrutto Caratteristiche cliniche: 5 stadi di progressione della malattia Sviluppo perinatale apparentemente normale (lievi anomalie) Stagnazione dello sviluppo Periodo di regressione rapida Fase stazionaria Deterioramento motorio tardivo validità di facciata?

Caratterizzazione comportamentale INTRODUZIONE METODOLOGIA EVIDENZE SPERIMENTALI DISCUSSIONE Caratterizzazione comportamentale del modello MeCP2-308 Soggetti sperimentali topi maschi emizigoti MeCP2-308 (Rett) fratelli wild type (wt) De Filippis et al. (2010) Genes, Brain and Behavior Disegno sperimentale FASE NEONATALE 3, 6, 9 giorni Vocalizzazioni ultrasoniche (USVs) Movimenti spontanei 2 - 4 mesi Abilità cognitive Profilo ansioso Coordinazione motoria Attività locomotoria Stereotipie motorie 4 - 6 mesi ETÀ ADULTA

FASE NEONATALE INTRODUZIONE METODOLOGIA EVIDENZE SPERIMENTALI DISCUSSIONE FASE NEONATALE studi clinici retrospettivi su video familiari hanno evidenziato la presenza, nelle bambine Rett, di difetti precoci durante una fase dello sviluppo considerata fino ad ora asintomatica!... …di conseguenza la fase di sviluppo neonatale è stata investigata anche nei modelli murini isolamento vocalizzazioni ultrasoniche 1024 2048 ms 36 48 60 Khz

Numero di vocalizzazioni al minuto INTRODUZIONE METODOLOGIA EVIDENZE SPERIMENTALI DISCUSSIONE INTRODUZIONE MATERIALI e METODI ESPERIMENTI e RISULTATI CONCLUSIONI Vocalizzazioni ultrasoniche 3 6 9 Giorni dalla nascita Numero di vocalizzazioni al minuto 20 40 60 80 wt Genotipo * Rett * p < 0.05; N = 6 - 13 I dati sono espressi come media ± errore standard (SEM) De Filippis et al. Genes, Brain and Behavior. 2010

ETÀ ADULTA Profilo ansioso Test luce/ombra * INTRODUZIONE METODOLOGIA EVIDENZE SPERIMENTALI DISCUSSIONE INTRODUZIONE MATERIALI e METODI ESPERIMENTI e RISULTATI CONCLUSIONI ETÀ ADULTA De Filippis et al. Genes, Brain and Behavior. 2010 I dati sono espressi come media ± errore standard (SEM) * p < 0.05; N = 15 - 21 Tempo passato nel compartimento luminoso (%) 10 20 30 40 Genotipo wt Rett * Profilo ansioso Test luce/ombra

I dati sono espressi come media ± errore standard (SEM) INTRODUZIONE MATERIALI e METODI ESPERIMENTI e RISULTATI CONCLUSIONI INTRODUZIONE METODOLOGIA EVIDENZE SPERIMENTALI DISCUSSIONE ETÀ ADULTA I dati sono espressi come media ± errore standard (SEM) wt Genotipo De Filippis et al. Genes, Brain and Behavior. 2010 Stereotipie motorie topi posti singolarmente in una gabbia Durata del grooming compulsivo (s) 100 200 300 D-anfetamina (D-AMPH) Challenge farmacologica * Rett * p < 0.05; N = 6 - 9 Sessione baseline (10 min) iniezione intraperitoneale di NaCl 0,9% (SAL) minuti Sal 0-10 Sessione anfetamina (AMPH) (50 min) iniezione intraperitoneale di D-anfetamina (10mg/kg di peso corporeo) Amph 11-20 30-40 50-60

Il modello MeCP2-308 è un BUON MODELLO! INTRODUZIONE METODOLOGIA EVIDENZE SPERIMENTALI DISCUSSIONE Riassumendo: vocalizzazioni ultrasoniche comportamenti riferibili a stati d’ansia predisposizione a sviluppare stereotipie validità di facciata Il modello MeCP2-308 è un BUON MODELLO! COMPRENDERE le alterazioni neurobiologiche VALUTARE nuovi potenziali approcci terapeutici consente di…