Characterization of a C9orf72 Knockout <i>Danio rerio</i> model for ALS and cross-species validation of potential therapeutics screened in <i>Caenorhabditis elegans</i>
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Intronic hexanucleotide repeat expansions in the C9orf72 gene represent the most common genetic cause of the neurodegenerative diseases amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and frontotemporal dementia. This expansion decreases C9orf72 expression in affected patients, indicating that loss of C9orf72 function (LOF) acts as a pathogenic mechanism. Several models using Danio rerio (zebrafish) for C9orf72 depletion have been developed to explore disease mechanisms and the consequences of C9orf72 LOF. However, inconsistencies exist in reported phenotypes, and many have yet to be validated in stable germline ablation models. To address this, we created a zebrafish C9orf72 knockout model using CRISPR/Cas9. The C9orf72 LOF model demonstrates, in a generally dose-dependent manner, increased larval mortality, persistent growth reduction, and motor deficits. Additionally, homozygous C9orf72 LOF larvae exhibited mild overbranching of spinal motoneurons. To identify potential therapeutic compounds, we performed a screen on an established Caenorhabditis elegans ( C. elegans ) C9orf72 homologue ( alfa-1 ) LOF model, identifying 12 compounds that enhanced motility, reduced neurodegeneration, and alleviated paralysis phenotypes. Motivated by the shared motor phenotype, 2 of those compounds were tested in our zebrafish C9orf72 LOF model. Pizotifen malate was found to significantly improve motor deficits in C9orf72 LOF zebrafish larvae. We introduce a novel zebrafish C9orf72 knockout model that exhibits phenotypic differences from depletion models, providing a valuable tool for in vivo C9orf72 research and ALS therapeutic validation. Furthermore, we identify pizotifen malate as a promising compound for further preclinical evaluation. Author Summary Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a fatal neurodegenerative disorder characterized by the progressive loss of motor neurons, with no curative treatments currently available. The most common genetic cause is a hexanucleotide repeat expansion in the C9orf72 gene, which reduces its expression and implicates loss-of-function (LOF) as a disease mechanism. However, the complete functions of C9orf72 and its role in ALS remain unclear. Zebrafish models with indirect partial reduction of C9orf72 expression have shown promise in recapitulating key aspects of ALS, but inconsistencies have been observed across these models. To address these challenges, we developed a stable genetic C9orf72 LOF zebrafish model to study the effects of its LOF, validate previous findings, and test potential ALS therapeutics. Our model displays swimming activity deficits, reduced growth, increased mortality, and mild spinal motor neuron abnormalities. We demonstrated that pizotifen malate significantly improved motor function in both our model and a similar well-established worm model. These results underscore the differences between indirect depletion and direct genetic LOF models while identifying pizotifen malate as a promising candidate for preclinical testing. This zebrafish model serves as a valuable tool for understanding C9orf72 -associated ALS mechanisms and advancing therapeutic development.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».