La proteína o-Slnucleína (o-Syn) se expresa de forma abundante en el cerebro, representado aproximadamente el 1% del total de la proteína citosólica, localizada principalmente en las terminales slnápticas. Sin embargo, su rol fisiológico todavía es desconocido. Además, múltiples estudios han demostrado que la acumulación de o­Syn tiene un papel crucial en la neuropatologfa de la enfermedad de Parkinson (PO). Los mecanismos exactos por los cuales o-Syn causa las alteraciones histológicas, que conducen principalmente en la muerte de neuronas mesencefállcas dopaminérgicas (DA), alteraciones en el circuito de los ganglios basales y presencia de síntomas motores y no motores aún no están claros. Se ha sugerido que la toxicidad asociada a o-Syn está mediada por varias formas reactivas de la proteína que afectan a distintos procesos celulares. En la presente Tesis decidimos examinar en primer lugar el rol fisiológico de o-Syn sobre la actividad de los componentes que mantienen la homeostasis de la neurotransmisión monoamlnérgica y, de los procesos de plasticidad y neurogénesis dependientes de inervación DA. En segundo lugar, nos propusimos evaluar la efectividad de RNAs terapéuticos incluyendo RNAs pequeños de interferencia (siRNAs) y oligonucleótidos antisentldo (AS0s) conjugados con indatralina (IND, triple inhlbldor de los transportadres de monoaminas) en modelos murlons de PO y en monos. Concretamente, abordamos la 1) examinaclón de las consecuencias funcionales sobre la neurotransmisión monoaminérglca asociadas a distintos niveles de expresion intracelular de a-Syn en neuronas DA y serotonlnérglcas (5-HT) usando modelos murlnos transgénlcos de sobre-expresión y knockdown Inducidos por secuencias de siRNAs o ASOs; 2) examinación del rol sináptico de o-Syn en los aferentes DA de la sustancia nlgra pars compacta (SNc) sobre los procesos de mantenimiento, auto-renovación y diferenciación de las células neuronales progenitoras, usando modelos murinos nulos para o-Syn o de sobre-expresión inducidos por vectores adenoasoclados (AAV); 3) generación y caracterización de modelos murinos de PD basado en la sobre-expresión de la forma wild-type humana de o-Syn inducido por AAVS en las neuronas DA de la SNc/área tegmental ventral {VfA) o en las neuronas 5-HT de los núcleos del rafe. Examlnación de la eficacia y selectividad de una secuencia específica de ASO conjugada con IND para disminuir la producción de o-Syn en el modelo de sobre-expresión enlas neuronas DA y 5-HT y reversión del fenotipo conductual; y 4) evaluación de la eficacia y selectividad de la secuencia de ASO conjugada con IND para reducir la síntesis de a-Syn en los núcleos monoaminérgicos de monos Rhesus envejecidos. En la presente Tesis demostramos que la proteína a-Syn actúa como regulador sináptico negativo de la neurotransmisión DA y 5-HT en áreas corticales y subcorticales y es un requerimiento esencial para mantener el potencial neurogénico adulto. Además, la conjugación de una secuencia siRNA o ASO especifica contra a-Sin con IND favorece la acumulación in vivo del ollgonucleótido selectivamente en las neuronas monoaminérgicas (DA, NA y 5-HT). La sobre-expresión de la forma humana WT de a-Sin en la SNc/VfA o en los núcleos del rafe de ratón utilizando un vector AAVS recapitula algunos de los síntomas cardinales de la PO. La terapia con ASO conjugado reduce los niveles de a-Syn en los modelos de sinucleinopatía en las neuronas DA de la SNc/VTA y 5-HT en los núcleos del rafe asl como en los monos Rhesus, sugiriendo que los RNA terapéuticos no virales pueden convertirse en una estrategia potencial en el tratamiento de la PD.

El presente trabajo ha sido financiado por los siguientes proyectos: 1. “Supresión de la expresión de α-sinucleína y de la actividad de PDE10 como estrategia terapéutica combinada para el tratamiento de Parkinson y mejora de las disfunciones cognitivas” con código IPT-2012-1208-300000 y financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO) y cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER). 2. “Sinucleínas, depresión y enfermedad de Parkinson. Nuevas estrategias terapéuticas basadas en ácidos nucleicos de interferencia” con código PI13/01390 y financiado por el Fondo de Investigación Sanitaria-Instituto de Salud Carlos III y cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER). 3. “Nuevas estrategias terapéuticas para el tratamiento de sinucleinopatías” con código RTC-2014-2812-1 y financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO) y cofinanciado el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER). 4. “Pharmacokinetic and pharmacodynamic characterization of a novel therapy to silence selectively alpha-synuclein in monoaminergic neurons of rat" con código 9238 y financiado por La Fundación Michael J. Fox. 5. “Desarrollo de una terapia para el tratamiento de variantes genéticas de αsinucleína en la enfermedad de Parkinson” con código RTC-2015-3309-1 y financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO) y cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER). 6. “Sinucleinopatías y oligonucleótidos inhibitorios: Rol de α- y γ-sinucleínas en la regulación de la función cognitiva” con código SAF2016-75797-R y financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO) y cofinanciado el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

Tesis doctoral presentada para lograr el título de Doctor por la Universidad de Barcelona, Programa de Doctorado en Biomedicina.--Calificación: Sobresaliente cum laude