Estudi de l’alliberació del calci intracel·lular en cardiomiòcits derivats de iPSC de pacients amb taquicàrdia ventricular polimòrfica catecolaminèrgica (CPVT)

Abstract

In a small region of the island of Gran Canaria, 11 cases of sudden cardiac death (SCD) were registered in emotional or physical stress situations in young individuals between 1994 and 2007 in four seemingly unrelated families. An extensive genealogical study allowed to connect the four families within a large family tree of more than 2000 members with a common ancestor born in 1749. Genetic studies identified a mutation in the type 2 ryanodine receptor (RYR2) gene RYR2_c.G1069A (RYR2_p.G357S) that was associated to the SCD cases in the family. The RYR2 gene is the main gene linked to lethal arrhythmia called catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia (CPVT). Initially, 179 living carriers of this mutation and 36 dead individuals were identified. Among the dead individuals, 6 were genotyped positive and the others had died under highly suggestive documented circumstances of CPVT. Studies performed with heterologous expression models, in which the expression of the mutated protein is induced, showed that the mutation promoted a gain of function in the activity of RYR2 under mimicked stress situations. Subsequent studies proposed that the variability in the penetrance and expressivity of the phenotype in the family could be explained by the decrease in the RYR2 protein amount caused by the mutation. The generation of cardiomyocytes from induced pluripotent stem cells (iPSC-CM) of individuals carrying the mutation, gave us the opportunity to determine the pathogenic effects of the mutation in a cellular relevant model, and how the individual genetic background could influence the phenotype of the disease

En una petita regió de l’Illa de Gran Canària entre els anys 1994 i 2007 es van registrar 11 casos de mort sobtada cardíaca (MSC) en situacions d’estrès emocional o físic en individus joves en quatre famílies aparentment no relacionades. Un gran estudi genealògic va permetre connectar les quatre famílies dins d’un arbre genealògic de més de 2000 membres amb un avantpassat comú nascut el 1749. L’anàlisi genètica va identificar una mutació al gen codificant pel receptor de rianodina de tipus dos (RYR2) RYR2_c.G1069A (RYR2_p.G357S) que va ser associada amb els casos de MSC en aquesta família. El gen RYR2 és el principal gen associat amb l’arrítmia letal anomenada taquicàrdia ventricular polimòrfica catecolaminèrgica (CPVT). Inicialment, es van identificar 179 portadors vius d’aquesta mutació i 36 subjectes morts. D’entre els individus morts, 6 eren genotip positius i els altres havien mort en circumstàncies documentades altament suggestives de CPVT. Estudis realitzats amb models d’expressió heteròloga, en els quals se’ls indueix l’expressió de la proteïna mutada, es va demostrar que la mutació causava un guany de funció en l’activitat del RYR2 quan es mimetitzaven situacions d’estrès. Estudis posteriors, van proposar que la variabilitat en la penetrància i expressivitat del fenotip en la família podria ser explicada per una disminució de la quantitat de proteïna del RYR2 provocada per la mutació. La possibilitat de generar cardiomiòcits a partir de cèl·lules mare pluripotents induïdes (iPSC-CM) dels individus portadors de la mutació, ens va donar la oportunitat de determinar el efectes patogènics de la mutació en un model cel·lular més rellevant, i també determinar com el patrimoni genètic individual podia influenciar el fenotip de la malaltia