Periostin, a multifunctional 90 kDa protein, plays a pivotal role in the pathogenesis of fibrosis across various tissues, including skeletal muscle. It operates within the transforming growth factor beta 1 (Tgf-β1) signalling pathway and is upregulated in fibrotic tissue. Alternative splicing of Periostin’s C-terminal region leads to six protein-coding isoforms. This study aimed to elucidate the contribution of the isoforms containing the amino acids encoded by exon 17 (e17+ Periostin) to skeletal muscle fibrosis and investigate the therapeutic potential of manipulating exon 17 splicing. We identified distinct structural differences between e17+ Periostin isoforms, affecting their interaction with key fibrotic proteins, including Tgf-β1 and integrin alpha V. In vitro mouse fibroblast experimentation confirmed the TGF-β1-induced upregulation of e17+ Periostin mRNA, mitigated by an antisense approach that induces the skipping of exon 17 of the Postn gene. Subsequent in vivo studies in the D2.mdx mouse model of Duchenne muscular dystrophy (DMD) demonstrated that our antisense treatment effectively reduced e17+ Periostin mRNA expression, which coincided with reduced full-length Periostin protein expression and collagen accumulation. The grip strength of the treated mice was rescued to the wild-type level. These results suggest a pivotal role of e17+ Periostin isoforms in the fibrotic pathology of skeletal muscle and highlight the potential of targeted exon skipping strategies as a promising therapeutic approach for mitigating fibrosis-associated complications.

Abstract Aberrant expression of the double homeobox 4 ( DUX4 ) gene in skeletal muscle causes muscle deterioration and weakness in Facioscapulohumeral Muscular Dystrophy (FSHD). Since the presence of a permissive pLAM1 polyadenylation signal is essential for stabilization of DUX4 mRNA and translation of DUX4 protein, disrupting the function of this structure can prevent expression of DUX4. We and others have shown promising results using antisense approaches to reduce DUX4 expression in vitro and in vivo following local intramuscular administration. Our group has developed further the antisense chemistries, and demonstrate here enhanced in vitro antisense efficacy. The optimal chemistry was conjugated to a cell-penetrating moiety, and for the first time in FSHD research has been systemically administered into a double-transgenic mouse model of FSHD. After four weekly treatments, mRNA quantities of DUX4 and target genes were reduced by 50% that led to a 5% increase in muscle mass, a 52% improvement in in situ muscle strength, and reduction of muscle fibrosis by 17%. Systemic DUX4 inhibition also improved the locomotor activity significantly and reduced the fatigue level by 22%. Our data overall demonstrate that the optimized antisense approach can contribute to future development of a therapeutic strategy for FSHD.

Oculopharyngeal muscular dystrophy (OPMD) is a rare late onset genetic disease affecting most profoundly eyelid and pharyngeal muscles, leading respectively to ptosis and dysphagia, and proximal limb muscles at later stages. A short abnormal (GCG) triplet expansion in the polyA-binding protein nuclear 1 (PABPN1) gene leads to PABPN1-containing aggregates in the muscles of OPMD patients. It is commonly accepted that aggregates themselves, the aggregation process and/or the early oligomeric species of PABPN1 are toxic in OPMD. Decreasing PABPN1 aggregate load in animal models of OPMD ameliorates the muscle phenotype. In order to identify a potential therapeutic molecule that would prevent and reduce aggregates, we tested guanabenz acetate (GA), an FDA-approved antihypertensive drug, in OPMD cells as well as in the A17 OPMD mouse model. We demonstrate that treating mice with GA reduces the size and number of nuclear aggregates, improves muscle force, protects myofibres from the pathology-derived turnover and decreases fibrosis. GA is known to target various cell processes, including the unfolded protein response (UPR), which acts to attenuate endoplasmic reticulum (ER) stress. Here we used a cellular model of OPMD to demonstrate that GA increases both the phosphorylation of the eukaryotic translation initiator factor 2α subunit (eIF2α) and the splicing of Xbp1, key components of the UPR. Altogether these data suggest that modulation of protein folding regulation can be beneficial for OPMD and support the further development of guanabenz or its derivatives for treatment of OPMD in humans.