PGS 20IZ146.0.0 – MOD. 40IZ329.0.0 PROGETTO DI RICERCA CORRENTE 2010 – IZS PLV 04/10 RC Titolo del progetto: “Il suino transgenico: un innovativo modello sperimentale per lo studio della Sclerosi Laterale Amiotrofica” Responsabile Scientifico: Dott. Cristina Casalone Ricerca finanziata da: Ministero del Lavoro, della Salute e delle Politiche Sociali; Dipartimento per la Sanità Pubblica Veterinaria, la Nutrizione e la Sicurezza degli Alimenti Sintesi La Sclerosi Laterale Amiotrofica è una malattia neurodegenerativa che colpisce i motoneuroni e può insorgere in due forme, una sporadica ed una familiare, quest’ultima correlata a mutazioni del gene codificante l’enzima superossido dismutasi 1 (SOD1). I modelli più studiati della malattia sono costituiti da topi e ratti che esprimono il gene mutato della SOD1, ma a causa dei limiti fisiologici che essi presentano lo sviluppo di un modello animale filogeneticamente più vicino all’uomo è fortemente auspicato dalla comunità scientifica. Nel corso della Ricerca Corrente 2008 (IZS PLV 06/08 RC), sono stati realizzati embrioni suini hSOD1-G93A. Il presente progetto di Ricerca corrente 2010 costituisce la naturale prosecuzione del lavoro svolto e pertanto 494 embrioni suini transgenici sono stati impiantati nell’utero di sei scrofe riceventi: i 30 suinetti nati dopo 114 giorni di gravidanza sono stati analizzati in modo da poter determinare il pattern dell'integrazione e l’espressione del transgene (Chieppa et al., 2014). Cinque animali hanno raggiunto l’età adulta (#168, #173, #174, #204, #205), permettendo di condurre un’analisi mirata a valutare gli effetti di hSOD1-G93A nel tempo, mediante indagini intra-vitam (indagini cliniche ed ematologiche, proteomica, elettromiografia e 3D motion capture analisis) sugli animali sia nella fase preclinica che in quella clinica, integrate da specifici esami post-mortem (immunocitochimica, immunoistochimica, western e southern blot). Il suino #168, caratterizzato da una singola integrazione del transgene è stato quindi scelto come founder della colonia di animali transgenici, permettendo di ottenere sia la generazione F1, che la generazione F2 accoppiandolo con una femmina F1. Questo esperimento ci ha permesso di constatare che le femmine transgeniche, a differenza di quanto accade nei topi, sono fertili. Il suino #168 ha manifestato, a partire dall’età di 27 mesi, una sintomatologia motoria riconducibile alla SLA e in seguito al rapido aggravamento delle condizioni generali, l’animale, all’età di 31 mesi, è stato soppresso in conformità con la normativa vigente in materia di benessere animale. Dall’analisi morfologica del midollo spinale del suino #168 si osserva la presenza di α-motoneuroni atrofici con riduzione numerica apparente e gliosi diffusa. A livello del tronco cerebrale si osserva vacuolizzazione neuronale e del neuropilo. L’esame dei muscoli evidenzia la presenza di aree di atrofia, piccoli gruppi di fibre angolari e alcune fibre ipertrofiche multifocali. L’analisi immunoistochimica ha rivelato la presenza di accumuli di SOD1 intraneuronali a livello di tratto ottico, ipotalamo e obex. Nei muscoli si osserva la presenza di depositi di hSOD1 all’interno delle fibre muscolari, particolarmente evidenti nelle aree caratterizzate da infiltrati infiammatori. Dall’analisi in western blot di tutti i tessuti analizzati si evidenzia che i livelli della proteina transgenica sono comparabili a quelli dell’endogena, tranne a livello muscolare dove sembra essere maggiormente rappresentata. Sebbene si tratti di un singolo animale, la presenza di un impairment motorio, associata all’osservazione di alterazioni elettromiografiche, così come avviene nell’uomo, sono indice dell’esordio della sintomatologia neurologica tipica della SLA. Inoltre, anche l’età d’insorgenza della sintomatologia nel suino (27 mesi) è compatibile con quanto avviene nei pazienti umani, in cui la SLA si manifesta tipicamente in età adulta. Parole chiave: SLA, Suino, SOD1