Trattamenti 2.0 per la Sla, speranze da terapia genica e oligonucleotidi antisenso

Per alcune forme genetiche della malattia il silenziamento dei geni responsabili della produzione eccessiva di proteine tossiche sembra essere una soluzione promettente: sono in corso studi preclinici e clinici su molecole attive che si sono già rivelate clinicamente efficaci nella Sma. Ecco l'articolo che ha ricevuto la menzione speciale al Premio Omar 2019. Dal numero 163 del magazine

È un assedio su più fronti quello contro la sclerosi laterale amiotrofica (Sla), affrontato oggi anche con le tecniche più innovative: dalle cellule staminali pluripotenti indotte (induced pluripotent stem cell o iPSC) alla terapia genica tramite vettori virali o gli oligonucleotidi antisenso (Aso, antisense oligonucleotides, brevi sequenze a singolo filamento di Dna o Rna).

Entrambi, questi ultimi due approcci, usati per il silenziamento dei geni responsabili della malattia in alcune forme ereditarie. Qualche risultato importante questi trattamenti 2.0 sembrano darlo, come è emerso durante il Focus Sla organizzato da Aisla Onlus (Associazione italiana sclerosi laterale amiotrofica), Arisla (fondazione italiana di ricerca per la sclerosi laterale amiotrofica) e Mnd meeting, svoltosi a Genova lo scorso fine settembre.

La proteina Sod1

La storia della terapia genica per la Sla si intreccia con quella di una giovane italiana di Teramo, oggi ricercatrice presso il Center of research in myology di Parigi. Nel 2017 Maria Grazia Biferi e il suo team di ricerca pubblicano su Molecular therapy (partner di Cell) un lavoro sulla terapia genica condotto su un modello murino, ottenendo “risultati unici in termini di sopravvivenza”. Tanto che qualche mese più tardi il lavoro sarà premiato con un milione di dollari dall’associazione Prize4life, come sollecitazione alla ricerca ad aprire nuovi orizzonti scientifici.

Lo studio riguarda quel 5-10% di forma di Sla familiari (il restante 90- 95% sono forme sporadiche) di cui circa il 12% è causato da oltre 180 mutazioni nel gene della proteina superossido dismutasi 1 (Sod1). Quello della Sod1 è il primo gene scoperto come responsabile della Sla. Le sue mutazioni sono legate allo sviluppo della malattia in quanto portano a un accumulo della proteina – o meglio enzima – che diventa tossica per i motoneuroni (le cellule responsabili dell’azione corretta dei muscoli) che in seguito degenerano e muoiono.

Silenziare l’Rna messaggero

Il principio della terapia genica e degli Aso – che Biogen sta sviluppando in collaborazione con Ionis Pharmaceuticals – è sempre lo stesso: silenziare l’Rna messaggero interrompendo la “catena di montaggio” che porta alla produzione (eccessiva) della Sod1. Una prima differenza tra i due approcci è che mentre la terapia genica agisce a monte del processo, gli Aso intervengono direttamente sull’Rna messaggero. La prima infatti utilizza vettori virali derivati dai virus adeno-associati (Aav) – resi innocui – che veicolano oligonucleotidi antisenso in grado di silenziare il gene Sod tramite un meccanismo detto di “exon-skipping”.

“Un’alterazione degli eventi normali di splicing dell’Rna (letteralmente “montaggio”, sono le modifiche inserite nel preRna nascente che porteranno poi all’mRna ndr) – spiega Biferi – che agisce sul pre-Rna, quindi a monte, ancora prima che si formi l’Rna messaggero”. Gli Aso invece si legano alla sequenza di Rna messaggero portando con sé una proteina chiamata RNasi H (ribonucleasi H), in grado di digerire l’elica di mRna, in questo caso di Sod1. Alexander Mc Campbell senior director presso Biogen, spiega che a livello preclinico sono stati pubblicati molti dati a sostegno sull’uso degli oligonucleotidi antisenso. “La tecnologia è stata identificata per la prima volta negli anni ’70 – aggiunge – e da allora è stata perfezionata ulteriormente. Gran parte del lavoro iniziale si concentrava sul trattamento delle patologie del fegato e non del cervello, mentre recentemente l’attenzione si è spostata sul sistema nervoso centrale”.

La seconda differenza

La seconda differenze tra la tecnica testata da Biferi e gli oligonucleotidi antisenso studiati da Mc Campbell sono modo e tempo di somministrazione. La terapia genica è infatti un trattamento una tantum che viene eseguito per via sistemica: alcuni sierotipi dei vettori utilizzati dai ricercatori parigini hanno infatti la capacità di raggiungere le cellule del sistema nervoso centrale e in particolare nei motoneuroni spinali, anche in seguito a un’iniezione endovenosa. Gli oligonucleotidi antisenso invece, richiedono iniezioni lombari della colonna vertebrale, una procedura un po’ invasiva, simile a un’epidurale. “Gli Aso sono una modalità di trattamento emergente” afferma Mc Campbell. “Data la natura invasiva dell’iniezione noi e altri gruppi di ricerca stiamo cercando di capire come ridurre la frequenza dell’erogazione del farmaco. Anche se molto più impegnativo, stiamo anche esaminando nuovi approcci per veicolare gli oligonucleotidi antisenso attraverso la barriera emato-encefalica, in modo da usare approcci di consegna più tradizionali”.

Un trattamento irreversibile?

Dover ripetere il trattamento nel tempo non è però un aspetto del tutto negativo. Sopprimere totalmente, o comunque per molto tempo, la produzione della Sod – che potrebbe avere un ruolo fisiologico – a lungo andare potrebbe infatti avere delle ripercussioni negative. O per meglio dire i ricercatori non sanno ancora che effetti potrebbe avere. “Nel caso degli oligonucleotidi antisenso, nel momento in cui si dovessero rilevare effetti tossici, si potrebbe interrompere la somministrazione – afferma Biferi – ma con la terapia genica è più complesso. Quello che stiamo facendo adesso è inserire nel vettore, insieme alla molecola che fa l’exon-skipping, la Sod normale. In modo da preservare la versione sana e silenziare solo quella mutata. Però si tratta di studi ancora in corso e non ancora pubblicati. Siamo all’inizio”.

L’atrofia muscolare spinale

Intanto Biogen sta sviluppando oligonucleotidi antisenso e testandone la sicurezza, la tollerabilità e la farmacocinetica in uno studio di fase 1/2, randomizzato con gruppo controllo, su 84 adulti con Sla. Le premesse però sembrano essere positive. Di recente infatti un altro farmaco sempre afferma Biogen a base di oligonucleotidi antisenso è stato approvato per trattare l’atrofia muscolare spinale (Sma) nei bambini. Sempre per il trattamento della Sma è stata sviluppata anche una terapia genica, i cui effetti, stando a quanto afferma Biferi, sembrano essere molto promettenti.

Gli altri geni

Il prossimo step, oltre a continuare la caratterizzazione preclinica della terapia, sarà anche studiare altri geni mutati alla base della Sla. Sia il gruppo guidato da Biferi sia quello di Biogen starebbero infatti studiando anche la mutazione C9ORF72: “In teoria qualsiasi malattia causata dall’espressione di una proteina tossica può essere trattata con gli Aso” precisa Mc Campbell.

Le regole per un buon modello animale

Le possibilità che la terapia genica funzioni anche sugli esseri umani non sono poche. Certo il modello murino di Sla non è perfetto e spesso i risultati ottenuti in fase preclinica non sono stati replicati in seguito. Di recente però i maggiori esperti nel campo della Sla, sia del mondo accademico sia farmaceutico, hanno stabilito una sorta di criteri che devono essere rispettati per far sì che lo studio nei topi sia riproducibile e abbia prospettive di traslazione sull’uomo. “la nostra ricerca è stata condotta rispettando questi criteri – conclude Biferi – in più i nostri risultati sono stati replicati da un altro laboratorio negli Usa. Il che conferma come questo approccio sembra essere valido e abbia del potenziale per lo sviluppo preclinico”.

Le cellule staminali pluripotenti indotte

Un altro modello preclinico, al momento osservato dalla comunità scientifica con notevole interesse, è quello basato sulle linee cellulari staminali umane in vitro. Stefania Corti responsabile del Laboratorio di cellule staminali neurali, Uoc Neurologia, Fondazione Irccs Ca’ Granda Ospedale Maggiore Policlinico Università di Milano, racconta l’attività del suo gruppo di ricerca focalizzata sulle cellule staminali pluripotenti indotte (iPS). “Le cellule del paziente stesso, come i fibroblasti della pelle, possono essere prelevate, messe in coltura e riprogrammate diventando simili a quelle embrionali – spiega – per poi essere differenziate in staminali neurali o motoneuroni e ricreare un modello bidimensionale o anche tridimensionale (i cosiddetti organoidi o mini brain) che permette di studiare i meccanismi e le alterazioni alla base della neurodegenerazione. Un altro filone di ricerca prevede di usare le staminali neuronali come sorgente per il trapianto”.

Il trapianto con cellule staminali neurali

Il trapianto con cellule staminali neurali esogene apre interessanti prospettive sia di protezione che di riparazione dei motoneuroni, dalla degenerazione e dai processi tossici micro-ambientali, tra cui quelli infiammatori. Le cellule staminali neurali trapiantate esercitano i loro eetti benefici nel sistema nervoso centrale attraverso la sostituzione di cellule danneggiate e tramite azioni immunomodulatorie e neurotrofiche.

Per arrivare a una terapia mediata dalle cellule staminali sicura ed efficace però, devono essere prima affrontati e risolti diversi aspetti: tra cui l’identificazione della fonte cellulare più efficace, un protocollo di somministrazione applicabile e la definizione dei meccanismi terapeutici. “Al momento siamo ancora in una fase preclinica di perfezionamento della metodica – precisa Corti – stiamo provando a isolare specifiche sottopopolazioni di cellule staminali neurali che abbiano la capacità di migrare di più e attecchire maggiormente nel sistema nervoso centrale, in modo da avere un eetto terapeutico più significativo.

Il trasferimento in clinica di tali tecniche è infatti ostacolato dal limitato successo di attecchimento e di sopravvivenza delle cellule trapiantate all’interno del microambiente ostile della malattia”. Il vantaggio delle cellule staminali è che sono in grado di agire su più meccanismi contemporaneamente. Il che potrebbe rivelarsi utile, data la complessa patogenesi della malattia, dando un’efficacia maggiore rispetto a composti farmacologici con uno spettro di azione più limitato. Magari agendo anche sulle forme sporadiche di Sla, per cui ancora non ci sono candidati terapeutici idonei.

La biobanca nazionale Sla

È solo questione di tempo (poco) e la biobanca Aisla sarà finalmente operativa. Un luogo dove saranno processati e conservati campioni biologici provenienti da ammalati, genitori, parenti e controlli sani provenienti dalla stessa regione geografica. Ad annunciarlo entusiasta è Mario Sabatelli presidente della commissione medico-scientifica di Aisla e direttore dell’area adulti del Centro Clinco NeMO di Roma che spiega come lo scopo della banca sia raccogliere un numero significativo di materiale biologico per metterlo a disposizione di centri di ricerca e industria per lo studio della Sla. “Tenendo conto che la Sla colpisce le cellule nervose che non sono accessibili con una biopsia – racconta Sabatelli – l’idea è di utilizzare le linee di fibroblasti per poi ottenere cellule staminali e da queste vari tipi di cellule neurali come i motoneuroni”.

Lo studio delle linee cellulari umane in vitro è uno dei tanti strumenti con cui attualmente si sta studiando la Sla. Un modello in più per capire meglio la malattia che, a detta di Sabatelli e di una grossa fetta della comunità scientifica, è interessante anche perché offre un’alternativa (che bene si integra) a quello animale, sempre abbastanza artificioso. “Dobbiamo vagliare tutte le strade – commenta Sabatelli – non bisogna lasciare perdere nessuna occasione per raggiungere l’obiettivo di capire e curare la Sla”. Una volta messa a punto la biobanca, in futuro le idee sono di aprire anche una banca per studiare le varianti genetiche tramite il confronto con i campioni provenienti dalla popolazione sana.

“I controlli sono importanti – conclude Sabatelli – per capire se effettivamente le varianti genetiche individuate predispongono alla malattia. È un progetto che Aisla ha intenzione di realizzare nei prossimi mesi anche se richiederà molto impegno e risorse, anche economiche. Ma penso che verrà portato a termine perché è importante”. Infine andando ancora più in là un altro obiettivo è costruire un Registro nazionale, sulla scorta di quanto già fatto negli Usa e nel Regno Unito, per mettere insieme campioni biologici e dati epidemiologico-clinico