Silenzio genico per l’HD: il punto della situazione
Il silenzio genico è così promettente come sembra per l’HD, e cosa potrebbe riservare il futuro?
Il silenzio genico significa utilizzare molecole appositamente progettate per ‘spegnere’ il messaggio che fa sì che le cellule producano la proteina huntingtina dannosa. La nostra guida HDBuzz sul silenzio genico spiega le tecniche, i risultati finora ottenuti e le sfide future.
Abbiamo ricevuto molte richieste dai lettori di scrivere un articolo sul ‘silenzio genico’ – noto anche come ‘silenziamento dell’huntingtina’. È un’area di ricerca che genera molto entusiasmo. L’attenzione di molte persone è stata attirata sull’argomento dal recente comunicato stampa congiunto di Lundbeck e dell’Università del Massachusetts, che annunciava una collaborazione di ricerca volta allo sviluppo di terapie di ‘interferenza dell’RNA (RNAi)’ per l’HD.
Quindi, cos’è il silenzio genico? Come funziona e come potrebbe beneficiare i pazienti con HD?
Geni, messaggi e proteine
Le proteine sono molecole che agiscono come minuscole macchine, svolgendo la maggior parte del lavoro utile all’interno delle cellule – cose come far funzionare le reazioni chimiche, comunicare messaggi, dare struttura alle cellule e così via. Ogni proteina diversa è prodotta utilizzando un insieme di istruzioni chiamato gene. I geni sono fatti di DNA e vivono nel centro di controllo della cellula, il nucleo.
I geni, tuttavia, non sono usati per produrre proteine direttamente. Nel mezzo, la cellula usa la sequenza di DNA del gene come modello per creare una ‘molecola messaggio’ chiamata ‘RNA messaggero’ o mRNA. La molecola messaggio di mRNA viene quindi utilizzata per dire alla cellula quali blocchi costitutivi unire per creare la proteina.
Ricapitolando, il DNA viene utilizzato come modello per creare un messaggio di mRNA, e la molecola messaggio viene quindi utilizzata per costruire molecole proteiche.
La malattia di Huntington è causata da un singolo gene anomalo – il gene che dice alle cellule di produrre la proteina chiamata huntingtina. Ogni cellula ha due copie di ogni gene. La maggior parte delle persone con HD, o coloro che la svilupperanno in seguito, hanno un gene ‘normale’ e uno con troppe ripetizioni della sequenza di tre lettere ‘CAG’ vicino all’inizio. Quel semplice ‘errore di ortografia’ si traduce in una proteina ‘mutante’ che si comporta in modo diverso dalla proteina normale, danneggiando le cellule e producendo i sintomi dell’HD.
Potresti aver sentito il termine ‘wild-type‘ – è così che gli scienziati chiamano il gene e la proteina non mutanti, o ‘normali’.
Silenziamento del gene huntingtina
Dato che il gene anomalo è la causa di tutti i problemi nell’HD, perché non eliminarlo e sostituirlo con un gene sano? Sfortunatamente è improbabile che funzioni, perché le cellule hanno modi molto sicuri di proteggere il DNA per prevenire danni o alterazioni.
La molecola messaggio di mRNA, d’altra parte, fluttua nella cellula, e finché è lì, continuerà ad essere utilizzata per produrre più molecole proteiche. Se potessimo in qualche modo dire alla cellula di ignorare quel messaggio, la proteina dannosa non verrebbe prodotta. Questo è il pensiero dietro il ‘silenzio genico‘. L’idea è che gli scienziati potrebbero creare un farmaco che è in realtà una molecola messaggio appositamente progettata, che si attacca al messaggio dell’huntingtina e dice alla cellula di eliminarlo.
Il silenzio genico sembra troppo bello per essere vero, ma non lo è. Nel 1998, due ricercatori, che in seguito avrebbero vinto il Premio Nobel per la Medicina, scoprirono come spegnere i singoli geni. Chiamarono la loro tecnica interferenza dell’RNA (RNAi).
Il silenzio genico è ora una tecnica standard utilizzata dagli scienziati per studiare come funzionano gli organismi, come le malattie causano danni e come un modo per sviluppare trattamenti. Un farmaco per il silenzio genico (Vitravene, usato per trattare un’infezione virale agli occhi) è autorizzato per l’uso umano, e oltre una dozzina di studi sono in corso per molte malattie diverse, con altri in arrivo.
Se fosse così facile, avremmo già pillole per il silenzio genico per la malattia di Huntington, quindi qual è il problema? Beh, come per ogni nuova tecnica, ci saranno inevitabilmente sfide, battute d’arresto e ostacoli inaspettati lungo il percorso.
Sfida uno: entrare nel cervello
Uno dei problemi principali è far arrivare le molecole silenziatrici dove sono necessarie. Nell’HD, la morte delle cellule cerebrali chiamate neuroni è il problema principale, quindi dobbiamo far entrare la molecola in quelle cellule.
“Diversi gruppi di ricercatori hanno ora riportato successi nel ridurre la produzione di huntingtina nei modelli animali”
Il primo ostacolo è far arrivare il farmaco nel cervello. Il cervello ha uno scudo difensivo naturale per impedire che sostanze nocive vi entrino dal sangue. Questo è un bene per noi in generale, perché protegge il cervello, ma dà un grattacapo ai ricercatori di farmaci per l’HD, perché rende molto più difficile far arrivare i farmaci nel cervello rispetto, ad esempio, al fegato o ai reni.
Quindi è improbabile che una semplice compressa o iniezione sia adatta per combattere l’HD con il silenzio genico. Un modo per aggirare questo problema è utilizzare pompe e piccoli tubi per infondere il farmaco silenziatore direttamente nel cervello o nel fluido che lo circonda – il liquido cerebrospinale o CSF. Questo sembra piuttosto scoraggiante, e non c’è dubbio che impiantare pompe o tubi nel sistema nervoso sia un grosso problema, ma in realtà sistemi simili sono già utilizzati per somministrare farmaci in altre malattie come la sclerosi multipla (SM) e il cancro al cervello, dove hanno un ottimo record di sicurezza.
Sfida due: distribuzione
Una volta che il farmaco è nel sistema nervoso, il problema della distribuzione non è ancora risolto. Il cervello è una densa massa di tessuto attraverso la quale è difficile per le molecole silenziatrici diffondersi. Inoltre, il trattamento deve entrare nelle cellule per funzionare – fluttuare tra le cellule non è sufficiente.
Gli scienziati stanno utilizzando diversi metodi per risolvere questo problema. I vincitori del Premio Nobel hanno utilizzato molecole di interferenza dell’RNA (RNAi) per spegnere i geni. Queste sono molto simili alle molecole prodotte naturalmente dalle cellule. Lo svantaggio è che non tendono a diffondersi naturalmente attraverso il cervello e non sono molto efficaci nell’entrare nelle cellule.
Quindi, i ricercatori di RNAi tendono a utilizzare tubi molto sottili, inseriti nella sostanza del cervello, mirando alle regioni più colpite, collegati a pompe che usano la pressione per diffondere ulteriormente il farmaco. Un’altra opzione è lasciare che le molecole di RNAi ‘facciano un passaggio’ all’interno di virus disattivati, che sono esperti nel diffondersi nel cervello e nell’iniettare sostanze nelle cellule.
Un altro approccio è provare diverse molecole che potrebbero essere migliori nel diffondersi e nell’entrare nelle cellule. Gli oligonucleotidi antisenso (ASO) sono simili alle molecole di RNAi ma sono leggermente più semplici e non sono prodotti naturalmente dalle cellule. Il principio è lo stesso: si attaccano alla molecola messaggio di mRNA e impediscono alla cellula di usarla per costruire proteine.
Gli ASO sembrano essere molto migliori nel diffondersi in tutto il cervello e possono entrare nelle cellule abbastanza facilmente. Sembrano anche durare molto più a lungo – il che potrebbe essere un bene o un male, a seconda di quanto bene svolgono il loro lavoro.
Quale tecnica di silenzio genico è migliore? Semplicemente non lo sappiamo, quindi RNAi e ASO vengono studiati contemporaneamente, per vedere quale sia il migliore.
Sfida tre: spegnere il gene
Il test chiave di un trattamento di silenzio genico è se può spegnere il gene con successo. Finora, la ricerca su modelli animali di HD ha fortemente suggerito che questo può essere raggiunto, sia con trattamenti RNAi che ASO.
Nel 2005, un team di ricercatori guidato da Bev Davidson in Iowa ha iniettato molecole di RNAi nei cervelli di topi con HD, e ha ottenuto una riduzione dell’85% del messaggio dell’huntingtina. Anche la funzione motoria e le anomalie cellulari dei topi sono migliorate. Da allora, diversi gruppi di ricercatori hanno riportato successi nel ridurre la produzione di huntingtina utilizzando varie molecole diverse, inclusi farmaci RNAi e ASO. Il lavoro più recente suggerisce che i benefici anche di brevi infusioni si mantengono per periodi piuttosto lunghi.
Sfida quattro: scegliere il bersaglio giusto
I ricercatori farmaceutici preferiscono individuare i problemi in anticipo piuttosto che aspettare che accadano, e un possibile problema con il silenzio genico sono i suoi effetti sulla copia naturale o wild-type del gene huntingtina.
Sappiamo che non avere affatto huntingtina è pericoloso. I topi senza nessuna delle due copie del gene muoiono prima di nascere. Quindi la domanda chiave è: la riduzione dell’huntingtina mutante necessaria per trattare la malattia causa una riduzione dell’huntingtina wild-type che è pericolosa?
Al momento non lo sappiamo. Alcuni ricercatori ritengono che solo piccole riduzioni dell’huntingtina mutante saranno sufficienti per dare alle cellule la possibilità di recuperare, quindi non dobbiamo preoccuparci degli effetti dannosi di una leggera riduzione della proteina wild-type. Altri credono che dobbiamo sviluppare trattamenti che spegneranno solo la proteina mutante. Questo è chiamato silenziamento allele-specifico – un allele è ciò che chiamiamo ciascuna delle due copie di un gene.
Il silenziamento allele-specifico sembra molto sensato – se possiamo colpire il gene mutante, perché non dovremmo? Lo svantaggio è che per colpire una sola copia di un gene, bisogna cercare nel DNA di ogni paziente le singole differenze di ‘ortografia’ tra i due alleli. Fortunatamente, tali differenze sono comuni, ma avremmo comunque probabilmente bisogno di diversi farmaci per poter fornire un trattamento mirato al maggior numero possibile di pazienti. Alcuni pazienti non presentano differenze di ortografia adatte che potrebbero essere mirate in questo modo.
Il dibattito sulla necessità del silenziamento allele-specifico è in corso, ma la buona notizia è che non dovremo aspettare a lungo per una risposta, perché entrambe le tecniche sono attualmente testate da diversi gruppi di ricercatori.
Sfida cinque: effetti collaterali
I trattamenti di silenzio genico potrebbero comunque avere effetti collaterali, anche se i possibili problemi legati alla riduzione dell’huntingtina wild-type possono essere evitati.
Un problema sono i cosiddetti ‘effetti fuori bersaglio’, dove la molecola del farmaco si attacca e interferisce con le molecole messaggio per geni diversi dall’huntingtina. Ciò potrebbe produrre un numero qualsiasi di problemi.
Un altro problema è che il sistema immunitario del cervello potrebbe finire per combattere le molecole ‘aliene’ che vi vengono pompate, e ciò potrebbe peggiorare le cose.
Dobbiamo prendere sul serio questi possibili effetti collaterali ora, mentre siamo ancora nella fase di test sugli animali. Anche effetti indesiderati piuttosto lievi potrebbero essere una cattiva notizia, specialmente se il silenzio genico finisce per essere utilizzato per molti anni per prevenire i sintomi in persone che hanno avuto un test positivo.
Gli scienziati stanno lavorando per produrre le migliori molecole con il minor rischio di gravi effetti collaterali, e solo le più sicure saranno proposte per gli studi sull’uomo.
Quando, quando, quando?
L’entusiasmo per il silenzio genico è giustificato, perché molti ricercatori ritengono che sia la nostra migliore possibilità per produrre trattamenti efficaci per l’HD. Ci sono chiaramente molti problemi da risolvere, ma con ogni anno che passa si fanno progressi, e tutti concordano che finora non è stato trovato nulla che suggerisca che la tecnica non funzionerà nei pazienti.
In questo momento è in corso uno studio sul silenzio genico con ASO in pazienti con SLA (sclerosi laterale amiotrofica). Questo è davvero importante perché sta testando non solo il farmaco, ma anche il sistema di somministrazione con pompa e tubi per far arrivare il farmaco dove è necessario. Nel frattempo, molti ricercatori in tutto il mondo stanno cercando di capire quali molecole saranno le migliori da testare nei pazienti con HD.
Non possiamo dire con certezza quando i trattamenti di silenzio genico saranno disponibili per i pazienti, ma HDBuzz sarebbe deluso se non vedessimo studi clinici sull’uomo per il silenzio genico dell’HD nel futuro molto prossimo.
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