PAF格兰特·麦克林

PAF Awards $50,000 新研究补助金

肯·麦克林, 博士, 科罗拉多大学丹佛分校

“化学伴侣治疗以恢复丙酰辅酶A羧化酶折叠突变中的酶活性: 丙酸血症的个性化治疗策略 (PA)“ - 在夏天 2020, PAF获得了 $50,000 授予。”

丙酸血症 (PA) 是一种严重的威胁生命的疾病，目前尚无真正有效的治疗方法. 该疾病是由编码丙酰辅酶A羧化酶的两个基因之一突变引起的 (PCC). 该酶由两种不同的蛋白质组成，它们彼此折叠成一个复杂的结构，这两个分子各有六个. 对于代谢酶来说，这是非常不寻常且复杂的结构，我们实验室的最新工作发现，导致PA的许多特定突变会干扰蛋白质折叠和/或组装过程，导致产生无功能的酶，从而导致问题。因此疾病. 在细胞中, 具有复杂折叠模式的蛋白质通常会被其他称为伴侣蛋白的蛋白质协助折叠. 我们已经观察到，如果使用这些伴侣蛋白正确折叠，许多突变形式的PCC可以恢复正常活动。. 在我们的研究中, 我们将研究多种化学物质，这些化学物质还可以充当分子伴侣并协助蛋白质折叠，以期恢复PCC突变形式的全部活性。. 这项工作将首先在细菌PCC表达系统中进行，以确定有希望的化合物，然后根据进展情况进行, 进入治疗人类PCC患者来源的细胞. 这些研究有可能作为合理设计针对患有导致PA的特定突变的患者的个性化药物策略的第一步。.

PAF研究摘要Elango

PAF Awards $44,253 新研究补助金

拉贾维尔·埃兰戈, 博士, 不列颠哥伦比亚大学

“优化医疗食品中的氨基酸以控制丙酸血症”

丙酸血症 (PA) 主要是由酶缺陷引起的, propionyl-CoA carboxylase (PCC), 在缬氨酸的分解代谢途径中, 异亮氨酸和其他促生前体. PA的饮食管理主要取决于食物中蛋白质的限制，以减少促生氨基酸的供应, 以及特殊医疗食品的使用. 这些医疗食品包含所有必需氨基酸和营养成分, 但没有促生化合物. 最近, 对其使用提出了担忧, 由于支链氨基酸含量不平衡 (BCAA) – 高亮氨酸, 至最小或无缬氨酸和异亮氨酸. BCAA的不平衡混合物会对缬氨酸和异亮氨酸的血浆浓度产生负面影响, 并已建议影响小儿PA患者的生长.

在正在进行的回顾性自然历史研究中 (n = 4), 出生以来在我们中心接受过PA治疗的患者 (或诊断) 到18岁, 我们观察到医疗食品的摄入量较高 (与完整蛋白相比) 导致较低的ht-age年龄Z分数. 根据这些试验数据, 我们建议立即确定需要在医用食品中存在的亮氨酸的最佳量.

因此, 当前研究的具体目标是:

稳定同位素研究
1. 使用稳定的基于同位素的指示剂氨基酸方法确定儿童的BCAA的理想比例，以原则证明方法优化蛋白质合成.
2. 在我们的PA患者队列中使用相同的基于同位素的稳定方法测试BCAA的比率，以确定对蛋白质合成的影响, 和血浆代谢物反应.
确定使用自然的影响 (完整) 与公式 (医疗食品) 人体测量蛋白, 通过对BC省儿童医院治疗的PA患者的自然历史回顾性研究，了解其生化和临床结果.

最近针对PA的饮食指南正在阻止人们依赖医疗食品作为唯一的饮食来源. 但是，大多数患有PA的人都有营养不良的风险，并依赖这些医疗食品作为容易忍受的能量和蛋白质来源. 从而, 确定PA医疗食品中BCAA的最佳比例对于优化蛋白质合成是必要的, 促进合成代谢, 生长并防止有毒代谢产物积累.

我们的实验室, 配备了新型稳定同位素示踪剂，可用于检测蛋白质和氨基酸代谢, 非常适合解决用于PA饮食管理的理想BCAA比例问题，并可能影响健康结果.

在丙酸血症营养指南现已发布

大新闻 - “丙酸血症营养指南”现已发布!

营养指导委员会很高兴地宣布，有机酸血症工作组日前发布的“丙酸血症 (支柱) 营养指南”于2月, 2019 问题在于 分子遗传学和代谢. 这篇文章是可用的，并且可以在没有成本下载 https://doi.org/10.1016/j.ymgme.2019.02.007.

道具/ PA营养指引的公布 分子遗传学和代谢 带来了最新的证据- 和基于共识的营养管理建议临床医生的注意, researchers, 政策制定者, 保险公司, 和患者.

新的对于PROP营养管理指南/ PA提供:

新的方向，包括:
- 更加注重营养的需求，如营养摄入量, 营养干预, 补充, 等.
- 不太重视医疗管理已覆盖以前的出版物;
- 其他主题如监控，以保证营养充足, 怀孕和哺乳期的营养问题, 营养管理的继发性并发症如胰腺炎, 最后一节解决肝移植前的营养管理, during, 和手术后.

两个面向消费者的碎片, Frequently Asked Questions and a 消费小结, 为患者提供与家庭信息与他们的供应商进行交互时使用. 摘要突出了关键的建议，并认为问题的病人和家属可能希望与代谢团队讨论.

当患者和卫生保健提供者 (医疗专业人员) 具有相同的信息, 他们可以作为一个团队一起工作，以确定最适合病人的情况治疗.
您可以在遗传代谢营养师国际访问这些片 (GM) 或东南亚遗传学网络网站位于 http://www.Southeastgeneticsnetwork.org/ngp 和 http://www.GMDI.org
新准则应导致整个中心医护服务的一致性.
- 有列入准则的几个重要的资源，包括推荐的营养摄入量, 监测时间表, 和营养干预表.
- 一个网站，提供用于开发指南中的所有资源和参考，请让保健医生和其他人可以容易地得到在上面所列出的网站相关指引的背景资料.
- 从公布的研究规范发展的方法利用证据, 基于实践的医学文献和专家共识的过程.

丙酸血症基础研究资助 – 理查德

PAF Awards $33,082.12 研究补助金 2019

PAF Awards $30,591 继续补助金 2020

伊娃理查德, 博士, 马德里自治大学, 西班牙

“从诱导多能干细胞衍生为在丙酸血症治疗发展的新模式的心肌细胞”

了解发生在遗传性疾病的细胞和分子机制是对新战略的预防和治疗的研究至关重要. 在此背景下, 诱导多能干细胞 (IPSC) 提供了前所未有的机会，为人类疾病模型. 其中的iPSC技术的根本权力掌握在这些细胞的能力被引导到成为身体中的任何细胞类型, 从而使研究人员能够检查疾病机制和识别和相关的细胞类型测试新的治疗.

该项目的主要目标是专注于人iPSC衍生的心肌细胞的产生 (的hiPSC-CMS) 从丙酸血症 (PA) 患者作为disease.In PA一个新的人类细胞模型, 心脏症状, 即心功能不全和心律失常, 已被确认为导致疾病死亡的主要原因之一渐进迟发性并发症. 使用的hiPSC-CMS我们将研究细胞过程, 诸如已经被确认为PA病理生理学主要贡献者线粒体功能和氧化应激. 此外, 我们的目的是使用高通量技术，如RNA测序和miRNA分析解开新颖改变的途径. 我们也将研究在PA心肌细胞抗氧化剂的潜在的有利影响和线粒体生物活化剂. 从这个项目中获得的结果将是相关的疾病提供洞察到受影响的生物过程, 并且从而提供工具和模型的用于PA新颖辅助治疗的识别.

更新四月 2020 – 伊娃理查德博士

由于丙酸血症 (PA) 基础, 我们已经基于诱导的多能干细胞开发了一种新的PA细胞模型 (IPSC) 目的是定义可能成为潜在治疗靶点的新的PA病理机制. 传统, 疾病病理生理进行了研究永生化或人类细胞系和动物模型. Unfortunately, 永生化细胞通常不响应，因为原代细胞和动物模型不能准确地概括患者的临床症状. So far, 患者成纤维细胞已经被主要用作PA细胞模型，由于其可用性和耐用性, 但他们有很大的局限性. 对体细胞重编程到iPS细胞的能力已经彻底改变了人类疾病模型的方法. 为了研究罕见疾病,
携带患者特异性突变干细胞模型已经成为非常重要的，因为所有的细胞类型可以从iPS细胞分化.

我们已经从患者来源的成纤维细胞中产生了两个iPSC品系并对其进行了表征，这些品系具有PCCA和PCCB基因的缺陷; 和同基因对照，其中使用CRISPR / Cas9技术对PCCB患者的突变进行了基因校正. 这些iPSC品系已成功分化为心肌细胞,
通过目视观察自发性收缩区域和表达几种心脏标志物可以很容易地确定它们的存在. PCCA iPSC衍生的心肌细胞减少了耗氧量, 残留体和脂质滴的堆积, 并增加核糖体生物发生. 此外, 我们发现HERP的蛋白质水平升高, GRP78, GRP75, SIG-1R和MFN2建议
这些细胞的内质网应激和钙微扰. 我们还分析了一系列先前在PA鼠模型的心脏组织中失控的富含心脏的miRNA，并证实了它们的表达改变.

本研究代表了PA患者成纤维细胞重编程产生的源自iPSC的心肌细胞特征的第一份报告. 我们的结果提供了证据，表明几种病理机制可能与心脏功能障碍有关, PA疾病的常见并发症. 这种新的细胞PA模型提供了一种强大的工具，可以揭示疾病的机理和, 潜在地, 使毒品
筛查/药物测试. 尽管过去几十年来治疗方法有所改善, PA患者的预后仍然不理想, 强调需要评估旨在预防或减轻临床症状的新疗法. 需要进行额外的研究以确定这项工作中确定的机制对心脏表型的贡献，以及这些知识如何帮助制定更好的个性化治疗方法
未来的策略.

我们衷心感谢丙酸血症基金会支持我们的调查, 为我们带来了真正激励人心的体验, 感觉我们属于PA研究大家庭. 我们获得的资金已导致PA病理生理学的重要进展, 我们的目标是在不久的将来继续进行这项研究.

九月更新 2019 – 伊娃理查德博士

存在未满足临床需要制定有效的治疗丙酸血症 (PA). 在支持治疗进展基于饮食限制和肉碱已经允许病人活过新生儿期. 但, 总体结果仍然是大多数患者差, 谁从相关疾病进展众多患有并发症, 他们心间的变化, PA发病率和死亡率的重要原因. In our research, 我们开发的PA的新的细胞模型基于诱导多能干细胞 (IPSC) 与限定参与PA的病理生理学新的分子途径的目标这将是潜在的靶向治疗.

传统, 疾病病理生理进行了研究永生化或人类细胞系和动物模型. Unfortunately, immortalizedcells往往不回应原代细胞和动物模型不完全概括患者的症状. So far, 患者成纤维细胞已在PAdue主要usedas细胞模型来theiravailability和健壮性, 但他们有很大的局限性.

对体细胞重编程到iPS细胞的能力已经彻底改变了人类疾病模型的方法. 为了研究罕见疾病, 携带患者特异性突变干细胞模型已经成为非常重要的，因为所有的细胞类型可以从iPS细胞分化. 我们已经与缺陷而产生和常表现为两种iPSC系患者成纤维细胞 PCCA 和 PCCB genes. 这些iPSC系可以分化成模拟疾病的组织特异性标志的心肌细胞. PA心肌细胞的存在已经通过自发性收缩区域的视觉观察被容易地建立, 和几种心脏标志物的表达. 我们观察到，PCCA缺陷的心肌细胞中的降解产物和脂滴出现增长, 和对照相比，细胞表现出线粒体功能障碍. 我们进一步发现在PCCA心肌几种miRNA的下调相比那些控制, 和一些miRNA的靶标，目前正在以研究潜在的细胞病理机制分析. Interestingly, 我们已经进行了几个实验来分析线粒体生物活化剂的作用, MIN-102化合物 (PPAR激动剂, 吡格列酮的衍生物) 在心肌细胞.

初步结果显示，在氧气消耗rateof PCCA和对照细胞的增加. In our next steps, 我们计划完成在PCCA心肌线分析, 表征PCCB心肌细胞和深入研究的MitoQ和MIN-102化合物的治疗潜力.

We would like to sincerely thank the Propionic Acidemia Foundation for supporting our research.

三月更新 2020

“源自诱导性多能干细胞的心肌细胞是丙酸血症治疗发展的新模型。”

伊娃理查德, Associate Professor

传统, 疾病病理生理进行了研究永生化或人类细胞系和动物模型. Unfortunately, 永生化细胞往往不回应原代细胞和动物模型做不完全综述患者的症状. So far, 患者成纤维细胞已经被主要用作PA细胞模型，由于其可用性和耐用性, 但他们有很大的局限性.

对体细胞重编程到iPS细胞的能力已经彻底改变了人类疾病模型的方法. 为了研究罕见疾病, 携带患者特异性突变干细胞模型已经成为非常重要的，因为所有的细胞类型可以从iPS细胞分化. 我们已经产生并表征来自患者的成纤维细胞2个iPSC系与所述缺陷 PCCA 和 PCCB genes. 这些iPSC系可以分化成模拟疾病的组织特异性标志的心肌细胞. 心肌细胞的存在已经通过自发性收缩区域的视觉观察被容易地建立, 和几种心脏标志物的表达. PCCA的iPSC衍生的心肌显示出的自噬过程的残余体和线粒体功能障碍，其特征在于降低的氧消耗和线粒体生物发生的改变的积累的改变由于PPARGC1A的失调. 我们也评估以前心脏功能障碍和几种miRNA相关的心脏富集的miRNA的表达被发现放松管制. 此外, 我们发现增加HERP的蛋白水平, GRP78, Grp75的, 在这些细胞中的Σ-1R和Mfn2的暗示ER应激和钙扰动.

我们正计划分析PCCB心肌细胞的结果与PCCA和控制数据比较. 我们正在努力，以执行电生理获得成熟的心肌细胞 (K +电流) 使用全细胞膜片钳方法. 我们感兴趣的是从控制得到的组织特异性生物能签名比较心肌细胞和PA patients' iPSC的反相蛋白质芯片的研究 (RPPMA). 未来的工作还包括测试线粒体生物活化剂的作用, MIN-102化合物 (PPAR激动剂, 吡格列酮的衍生物) 和线粒体的PA心肌细胞抗氧化目标的MitoQ.

We would like to sincerely thank the Propionic Acidemia Foundation for supporting our research.

丙酸血症基础研究资助国放张

PAF Awards $48,500 Research Grant

Guofang Zhang, 博士, Duke University

“丙酰辅酶A和丙酰调解患者的丙酸血症心脏并发症”

能源生产是连续的机械工作的中心心脏代谢. 平均成年人心脏消耗〜 6 公斤ATP /天. ATP存储在心脏仅足以维持心脏跳动了几秒钟. 从各种基材紧密耦合的心脏能量代谢是通过正常的心脏功能所需的足够的ATP产生关键.

棕榈酸的一个分子 (脂肪酸) 产生比葡萄糖的一个分子更ATP确实后，他们的完整metabolism.Fatty酸有助于〜70％-90％的心脏能源生产处于正常状态. 但, 心脏仍保持燃料开关的高弹性响应于各种可用的底物. 乙酰辅酶A是从经由不同途径的多种燃料基板导出的第一会聚代谢物和进入三羧酸循环 (TCAC) 能源生产. 因此, 乙酰-CoA的水平或乙酰辅酶A /辅酶A的比率严格控制从两个主要的燃料中的代谢通量, 即，葡萄糖和脂肪酸, 在心里. 乙酰辅酶A或辅酶A水平也精细地肉碱乙酰调谐 (收弧) 其催化短链酰基辅酶A和acylcarnitines.Acetylcarnitine电平之间的可逆相互转化为〜10-100倍比乙酰-CoA的更大的在心脏和被看作是乙酰辅酶A的缓冲. CRAT在高耗能的器官包括心脏中高度表达，并通过动态地互变乙酰辅酶A和乙酰成CRAT的每个other.The不足介导的脂肪酸和葡萄糖代谢可能已经显示出改变心脏燃料选择.

丙酸血症 (PA) 往往与心脏并发症. 但, 病理机制仍是未知. 我们已经证明，高外源丙酸导致丙酰辅酶A的积累和心脏燃料开关从脂肪酸在正常灌注大鼠心脏成葡萄糖 (上午. 生理学杂志. 内分泌学. 代谢，2018,315:E622-E633). 在PA丙酰辅酶A羧化酶的缺乏也导致丙酰辅酶A的积累. Next, 我们将试图了解是否以及如何提升丙酰辅酶A在 PCCA-/- 心 (与医生合作. 迈克尔·巴里)可以通过调查燃油开关灵活中断心脏能量代谢, CRAT介导的代谢, 和使用稳定同位素基于-代谢通量分析缓冲乙酰的容量 (Ĵ. 生物学. 化学。, 2015,290:8121-32). 我们希望这个项目的结果将患者的PA提供有意义的治疗建议, 尤其是与心脏并发症.

Novel therapies for Propionic acidemia – update Sept. 2018

Novel therapies for Propionic acidemia

尼古拉Brunetti的-Pierri,,it,基金会马拉松式节目,,it,意大利,,en,“新疗法的丙酸血症”,,en,在六月,,en,被代谢的先天性障碍引起的丙酰辅酶A羧化酶的不足,,en,有没有治愈的PA和可用的治疗往往不能令人满意,,en,选修肝移植越来越多地被用于减少代谢危机和脾气有些疾病的最严重的症状,,en,肝移植是侵入性,,en,具有高发病率,,en,而且需要长期免疫抑制,,en, MD, Fondazione Telethon, Italy

This proposal was focused on the characterization of a fish model of propionic acidemia (PA) and on the development of novel therapies. The PA medaka fish model was found to recapitulate several clinical and biochemical features of the human disease, including reduced survival and locomotor activity, hepatic lipid accumulation, increased propionylcarnitine, methylcitrate, and propionate. Moreover, PA fishes showed better survival when fed with low-protein diet.

To gain insight into the disease pathogenesis and to search for potentially novel therapeutic targets, we performed an unbiased 3’-mRNA-Seq and NMR-based metabolome analyses. Both analyses showed global differences between PA and wild-type (wt) medaka. Interestingly, metabolism of glycine and serine resulted affected both at transcriptional and metabolites level and further studies are ongoing to investigate the role of these changes in the disease pathogenesis. Moreover, we found a marked increase in protein propionylation in PA fishes compared to wt controls. Protein propionylation is a post-translational modification occurring under normal conditions but its physiological role is unknown. Like protein acetylation, it is likely involved in regulation of gene expression, protein-protein interactions, and enzyme function. Interestingly, NAD-dependent sirtuins that are responsible of deacetylation of multiple proteins and have also de-propionylating activity, were significantly reduced in PA fishes. We speculated that aberrant protein propionylation in PA is toxic and proteomic studies are ongoing to reveal proteins with aberrant propionylation. With the support of this grant several drug candidates have been also investigated with the goal of developing new pharmacological approaches for PA.

In conclusion, we performed extensive phenotyping of the PA fish model that can be useful to unravel novel disease mechanisms and therapeutic targets.

9月更新 2018

PAF Awards grant for Dr. Oleg Shchelochkov and Dr. Charles P. Venditti for $32,912

PAF获得了 $32,912 research grant to Oleg Shchelochkov, M.D. and Charles P. Venditti MD, PhD at National Human Genome Research Institute, National Institutes of Health – 2018

“Diversion of Isoleucine and Valine Oxidative Pathway to Reduce the Propionogenic Load in Propionic Acidemia.”

Patients with propionic acidemia require lifelong protein restriction. In addition to taking a protein restricted diet, many propionic acidemia patients are also prescribed medical formulas. This dietary approach aims to decrease the intake of four amino acids that can become propionic acid. These four amino acids – 异亮氨酸, 缬氨酸, threonine, and methionine – are called essential, because they cannot be made in the human body and need to be supplied from foods. Too much protein intake creates a situation where excess can lead to a buildup of propionic acid in the body. On the other hand, limiting these four amino acids too much can lead to poor growth. 因此, patients’ diets are optimized to minimize propionic acid production while encouraging good growth. We wonder whether it is possible to increase dietary protein intake while minimizing the risk of propionic acid buildup.

To answer this question, we are planning to do a series of experiments in zebrafish. Why use zebrafish? Zebrafish share significant similarity to humans in how they process propionic acid. 此外, zebrafish reproduce and mature quickly, which are very important qualities to help search for new drugs that could be used to treat propionic acidemia. Our zebrafish are kept in a special building where the animals are being cared for by a dedicated team that includes scientists, veterinarians, engineers, aquatic specialists, and many others. They check on fish and feed them several times a day, maintain fish tanks, and keep their water very clean.

This type of facility is unique and had enabled our studies of metabolic diseases in zebrafish. Our ongoing studies have shown that zebrafish affected by metabolic diseases have symptoms that are very similar to patients. Even with treatment, affected fish have difficulty growing, get tired easily, have poor appetites and sometimes perish before adulthood. Using special genomic tools, we are planning to change in how the fish processes protein to direct it away from becoming propionic acid. As we make these changes to the biochemical pathways of propionic acidemia zebrafish, we will be carefully watching how these treatments improve their growth, development, appetite and survival. These experiments will help us understand how we can potentially reduce propionic acid toxicity while helping patients achieve a less restrictive diet.

乔尔·帕多（Joel Pardo）访谈 – Summer 2020

你能告诉我关于你自己以及你如何对科学感兴趣的吗?

我一直对科学感兴趣. 我认为最终促使我迈向科学事业的是我在加利福尼亚大学的研究经历, San Diego. 我从博士那里获得的指导. 约书亚·布鲁姆卡茨（Joshua Bloomekatz）帮助我发展了进行科学推理和欣赏职业发展机会的能力. 我从他那里学到了如何设计实验来回答重要的科学问题. 我们经常就我的项目方向进行长时间的讨论. 他帮助我理解了来自不同来源的观察结果，并培养了我自己的独立思维。, 我开始认为自己有一天会以医师科学家的身份为科学思维做出贡献.

在NIH训练期间, 您参与了一个使用斑马鱼寻找新疗法的项目. 您对研究斑马鱼有何发现感到兴奋和挑战？?

大多数人都熟悉老鼠, 在科学中经常用于发现和测试新药. 与小鼠合作需要大量的工作才能拥有足够的实验动物. 斑马鱼, 另一方面, 一个繁殖周期可以产生数百个后代. 斑马鱼将卵直接放入水中, 这也使孵化后不久就更容易研究它们. 有点令人惊讶,处理丙酸的斑马鱼酶与人类中的酶非常相似. 斑马鱼的这两个特性使它们成为研究丙酸血症等疾病的令人兴奋的模型.

我在斑马鱼研究中最具挑战性的部分之一是它们的大小. 斑马鱼的后代很小, 测量不到四分之一英寸. 我不得不花很多时间在显微镜下看斑马鱼，并学习如何在不伤害它们的情况下移动它们。. 这可能很难，因为这些小动物在这个很小的年龄就很脆弱.

能告诉我们您的扩音项目吗?

在我的工作中, 我们能够得到斑马鱼, 丙酸血症相关基因的突变. 我需要了解丙酸血症对斑马鱼有何作用. 我们能够证明斑马鱼中的丙酸血症看起来很像我们在患者中看到的疾病. 丙酸血症的鱼食欲不佳, 生长不好, 并有移动困难. 使用特殊的遗传工具, 然后，我们尝试改变斑马鱼加工丙酸的方式并帮助它们存活更长的时间. 我们的初步结果证明是有希望的, 但是还需要做更多的工作.

在NIH完成培训后，您有什么计划?

NIH postbac计划是一项全日制研究奖，授予刚刚完成学士学位并且正在考虑从事科学或医学职业的学生. 我很幸运地加入了Dr.. 查尔斯·冯蒂蒂（Charles Venditti）的实验室 2 多年前在Dr.领导下的斑马鱼项目中工作. Oleg Shchelochkov. 我完全喜欢上bac后的经历. 回顾过去 2 years, 我觉得实验室, 特别是博士的指导. Shchelochkov, 促进和培养了我作为一名将来从事丙酸血症研究的医师科学家的成长. 在 2019 我申请了几所美国大学的医学博士/博士学位课程. 游历了六个多州并在许多很棒的大学进行了面试之后, 我最终决定在明尼苏达大学进行医师-科学家培训计划. 当我计划过渡到该计划时, 我目前正在寻找冬衣.