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Bernal Bermúdez, Beatriz

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Bernal Bermúdez, Beatriz
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Universidad de Murcia. Departamento de Biología Celular e Histología

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    Modeling rare genetic diseases in zebrafish : functional characterization and therapeutic approaches for NEXMIF-related X-linked encephalopathy and IFIH1-mediated type I interferonopathies
    (Universidad de Murcia, 2025-11-24) Bernal Bermúdez, Beatriz; Mulero Méndez, Victoriano Francisco; Cayuela Fuentes, María Luisa; García Moreno, Diana; Sin departamento asociado; Escuela Internacional de Doctorado
    Esta tesis doctoral se centra en el desarrollo y aplicación de modelos en pez cebra (Danio rerio) para investigar los mecanismos moleculares y funcionales subyacentes a dos enfermedades raras genéticamente distintas: el trastorno del desarrollo intelectual ligado al cromosoma X tipo 98 (XLID-98) relacionado con NEXMIF, y el síndrome de Aicardi–Goutières (AGS) mediado por IFIH1, una interferonopatía tipo I. Dada la escasez de modelos vertebrados robustos para estas patologías y la necesidad de plataformas escalables para el descubrimiento terapéutico, el objetivo general de este trabajo fue establecer modelos en pez cebra que permitan elucidar mecanismos patogénicos y acelerar el desarrollo de fármacos dirigidos. OBJETIVOS DE LA TESIS Los objetivos específicos incluyeron: (1) generar y caracterizar un modelo de pérdida de función para nexmifa/b, (2) analizar su perfil transcriptómico e identificar modificadores genéticos relevantes, (3) realizar un cribado de compuestos naturales para rescatar fenotipos asociados a NEXMIF, (4) desarrollar un modelo de ganancia de función para IFIH1 y acoplarlo a líneas reporteras de inflamación e interferón, (5) evaluar la inhibición genética y farmacológica de la vía del IFN-I en dicho modelo, y (6) realizar un cribado medio-alto rendimiento de compuestos naturales con capacidad inmunomoduladora. METODOLOGÍA Para lograr estos objetivos, se utilizaron múltiples líneas de pez cebra, incluidas líneas transgénicas reporteras de NF-κB e IFN-I (nfkb:eGFP, isg15:eGFP), así como una nueva línea Tg(ifih1_mut) generada mediante clonación Gateway y tecnología Tol2. La edición génica por CRISPR/Cas9 permitió generar mutantes nexmifa/b-/- y silenciar genes clave como entpd3, ddx43, kbtbd7, mavs e ikbke. Se aplicaron técnicas de análisis transcriptómico (RNA-seq), RT-q-PCR convencional y con sondas TaqMan®, análisis de comportamiento (DanioVision), cribados farmacológicos, micro-CT y microscopía de fluorescencia. RESULTADOS O CONCLUSIONES Los resultados se presentan en dos bloques principales. En primer lugar, se identificó una nueva variante patogénica en NEXMIF (p.D1161fs*11) en una paciente con retraso psicomotor y epilepsia. El modelo nexmifa/b-/- mostró hiperlocomoción inducida por estímulo, revertida con valproato de sodio y topiramato, validando su utilidad farmacológica. El análisis transcriptómico reveló más de 400 genes diferencialmente expresados, destacando un eje protector entpd3–ddx43 que reduce la excitabilidad neuronal, y la reducción de kbtbd7, que agrava el fenotipo epiléptico. Un cribado de 87 compuestos naturales identificó a kahweol acetato, veratridina y rauwolscina como inductores de entpd3, aunque sin rescatar el fenotipo conductual, lo que sugiere la necesidad de una coactivación multigénica para lograr eficacia terapéutica. En segundo lugar, se desarrolló un modelo transgénico de interferonopatía mediante la sobreexpresión de ifih1 con la mutación p.R742H (homóloga a la mutación humana p.R779H). Tras la estimulación subóptima con poli I:C, las larvas Tg(ifih1_mut) desarrollaron una firma robusta de IFN-I e inflamación sistémica, visible en tiempo real mediante líneas reporteras. La interrupción genética de mavs o ikbke y el tratamiento con baricitinib inhibieron completamente la respuesta inflamatoria y del interferon. Un cribado de 68 compuestos naturales identificó 26 con capacidad para reducir la expresión de stat1b, siendo swainsonina y aconitina los más eficaces, aunque sin igualar a baricitinib. En conjunto, este trabajo establece nuevos modelos vertebrados para el estudio de enfermedades raras, aporta conocimiento sobre sus mecanismos fisiopatológicos y consolida al pez cebra como una plataforma versátil para el cribado genético y farmacológico orientado al fenotipo.
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