Modelling charge syndrome in the zebrafish : A robust tool for drug discovery

Kassa, Betelhem (2018). Modelling charge syndrome in the zebrafish : A robust tool for drug discovery Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences expérimentales de la santé, 62 p.

Prévisualisation

PDF - Version publiée Télécharger (31MB) | Prévisualisation

Résumé

CHARGE Syndrome (CS) is a genetic disorder characterized by a complex array of birth defects, for which there is no treatment or cure. The majority of CS is caused by mutations in the gene CHDI which encodes a chromatin remodeling protein. We have developed C. elegans and zebrafish mutants of chd7 to model CS. Both simple genetic models were characterized and the defects related to CS were exploited for screening of potential therapeutic compounds. The C. elegans carrying a deletion mutation in the gene chd-7, have a pronounced impaired movement phenotype, and are short-lived. Our stable chd7'- mutant zebrafish larvae exhibit a small head phenotype which was measured using the software, imageJ. Alcian blue staining displayed defects in craniofacial cartilage development and pericardial edema indicated heart defects in the mutant zebrafish. Moreover the chd7-'- zebrafish consistently lacked a swimbladder. The swimbladder development was studied in more detail. H&E staining showed hypoplastic swimbIadderformation in the mutants and qRTPCR results indicated downregulation oT the gene ctnnbl and upregulation of the Hh related gene wifl in the chd7'- zebrafish embryos. We also found that chd7'- fish display hyperactivity, particularly in dark and immuno-fluorescence of acetylated a-tubulin could show aberrant axonal network development. The C. elegans chd-7 mutants were initially used for a phenotypic drug screen of 3850 FDA-approved molecules. The motor phenotype of mutant chd-7 C. elegans was exploited in the context of a high-throughput in vivo drug screen to identify suppressors of the motor deficit. Fourty-nine compounds were found to be capable of rescuing the motor defects. Two of the 49 hits were most potent in rescuing the survival and motor abnormalities in the C. elegans. The two lead compounds were further validated in the zebrafish chd7-mutant. They were found to be potent in rescuing the hyperactivity phenotype and the neuronal developmental defects in the zebrafish mutant. We aspire that our study contributes to the acceleration of drug discovery to treat CS.

Le syndrome de CHARGE (SC) est une maladie génétique caractérisée par un ensemble complexe de malformations congénitales, pour lesquelles il n'existe aucun traitement. La majorité du CS est causée par des mutations dans le gène CHD7, qui encode une protéine de remodelage de la chromatine. Nous avons développé des C. elegans et poisson zèbre pour modeler SC. Les deux modèles génétiques simples ont été caractérisés et les défauts liés au CS ont été exploités pour le dépistage de composés thérapeutiques potentiels. Les vers porteurs d'une mutation par délétion chez le gène chd-7 présentent une altération de locomotion et une courte durèe de vie. Nos larves de poisson zèbre mutantes (chd7'/-) présentent une microcéphalie, mesuré par imageJ, des défauts de développement du cartilage crânio-facial ont démontrer par le cartilage coloration Alcian blue. Des mutantes poisson zèbre des défauts cardiaques et ne développent pas de vessie natatoire. De plus, le développement de la vessie natatoire a été étudié plus en détail, car il s'agissait d'un phénotype cohérent dans notre modèle. La coloration H&E indique une formation de vessie natatoire hypoplasique chez !es mutants et l'analyse par qRT-PCR a indiqué une expression réduite du gène ctnnM et une expression augmentée du gène wifl dans les chd7'- embryons de poisson zèbre. Nous avons également constaté que les poissons chd7'- présentent une hyperactivité, en particulier dans l'obscurité et l'immuno-fluorescence de l'acétyle a-tubulin pourrait montrer le développement aberrant de réseau axonal. Les mutants chd-7 de C. elegans ont été initialement utilisés pour un criblage de médicaments de 3850 molécules approuvées par la FDA. Le phénotype moteur de C. elegans mutant a été exploité dans le cadre d'un criblage in vivo à haut débit de petites molécules aTin d'identifier les suppresseurs du déficit moteur. Quarante-neuf composés se sont révélés capables de remédier à la déficience motrice. Deux des 49 molécules ont été les plus efficaces pour améliorer la survie et les anomalies motrices chez les C. elegans. Les deux composés principaux ont été validés chez le poisson zèbre chd7/-. Les deux composes améliorent le phénotype d'hyperactivité et les anomalies du développement neuronal chez le mutant chd7/-. Nous aspirons à ce que notre étude contribuera à accélérer la découverte de médicaments pour traiter la SC.

Type de document:	Thèse Mémoire
Directeur de mémoire/thèse:	Patten, Shunmoogum A.
Mots-clés libres:	CHARGE syndrome; genetic models; zebrafish; C. elegans; CHD7; characterization; drug screening; CNS; drug discovery; swimbladder; Syndrome CHARGE; modèles génétiques; poisson zèbre; dépistage de drogues; découverte de médicaments; vessie natatoire; caractérisation
Centre:	Centre INRS-Institut Armand Frappier
Date de dépôt:	22 juill. 2024 19:51
Dernière modification:	22 juill. 2024 19:51
URI:	https://espace.inrs.ca/id/eprint/15849

Gestion Actions (Identification requise)

Modifier la notice