Doppio successo per il silenziamento genico dell’RNAi dell’huntingtina

La maggior parte dei ricercatori dell’HD sono piuttosto entusiasti dell’idea di ‘silenziamento’ del gene della malattia di Huntington, per ridurre la produzione della dannosa proteina huntingtina. Due sfide – sicurezza e somministrazione – sono ora più vicine alla soluzione grazie al lavoro collaborativo di ricercatori accademici e industriali.

Siamo grandi fan del silenziamento genico. Come molti ricercatori della malattia di Huntington, pensiamo che sia l’approccio più probabile per produrre un trattamento efficace per l’HD.

Il silenziamento genico prevede l’uso di un farmaco appositamente progettato per intercettare una molecola messaggera, chiamata RNA, prodotta dal gene dell’HD e che dice alle cellule di produrre la dannosa proteina huntingtina. L’effetto del farmaco è che le cellule producono meno proteina.

Per dirla in modo ancora più semplice, il silenziamento genico è come un segnale di stop per l’huntingtina mutante.

Progressi rapidi

Finora, il silenziamento genico per l’HD, in varie forme, ha superato ogni ostacolo incontrato. È stato testato in diversi modelli di HD su topi e ratti e non solo ha rallentato la progressione, ma ha anche prodotto un miglioramento sia dei sintomi che dei danni cerebrali. Sembra che il cervello possa effettivamente riprendersi – in una certa misura – se solo i livelli della proteina dannosa possono essere abbassati un po’.

Gli ostacoli rimanenti

Diversi team di ricerca si stanno dirigendo verso studi sull’uomo del silenziamento genico nell’HD. Ma ci sono alcune sfide rimanenti da affrontare prima che ciò possa accadere.

La prima è la sicurezza. Effetti collaterali inattesi sono sempre possibili e potrebbero essere drammatici, poiché stiamo parlando di farmaci che vengono iniettati o infusi direttamente nel sistema nervoso e interagiscono direttamente con il macchinario genetico delle nostre cellule.

Un altro è la somministrazione. I farmaci per il silenziamento genico non possono essere somministrati come pillole o iniezioni nel sangue, perché non verrebbero fatti entrare nel cervello. Quindi devono essere introdotti direttamente nel sistema nervoso. A seconda della struttura del farmaco, questo significa un’operazione per introdurre aghi o tubi nella colonna vertebrale o nel cranio. Sembra drastico, ma se il trattamento è efficace, ne varrà la pena.

Il problema della somministrazione non si ferma qui, però, perché una volta che il farmaco è nella testa, deve entrare all’interno delle nostre cellule cerebrali per far funzionare la sua magia genetica.

Il menu del silenziamento genico

I ricercatori sul silenziamento genico devono fare diverse scelte prima di iniziare una sperimentazione del trattamento. Ecco una lista di controllo per aiutarti a capire le future notizie.

Innanzitutto, dobbiamo decidere la struttura del farmaco. Le due scelte fondamentali sono i farmaci RNAi, che sono chimicamente simili alle molecole messaggere RNA del corpo; e i farmaci ASO, che sono leggermente diversi ma possono essere assorbiti meglio dalle cellule.

La seconda scelta è quale bersaglio scegliere: entrambe le copie del gene dell’HD, o solo quella mutante. Prendere di mira entrambi – chiamato silenziamento non specifico – è più facile, ma disattivare il gene ‘normale’ potrebbe essere pericoloso. Prendere di mira solo il gene mutante – chiamato silenziamento allele-specifico – può essere più sicuro ma è molto più difficile da fare.

La terza scelta è la destinazione – dove andrà il farmaco? I farmaci RNAi non si diffondono naturalmente lontano, quindi il farmaco deve essere somministrato direttamente nella sostanza del cervello. I farmaci che si diffondono ulteriormente, come gli ASO, potrebbero essere infusi nel fluido intorno al cervello o, se siamo fortunati, alla base della colonna vertebrale.

Quarto, dobbiamo decidere la somministrazione. Il farmaco sarà somministrato da solo, confezionato in un virus o pompato a pressione, per aumentare la sua diffusione attraverso il cervello?

La quinta scelta è il regime di trattamento. Dovremmo dare un trattamento una tantum o infondere il farmaco per settimane o mesi? Al momento non sappiamo quanto dureranno gli effetti, quindi questo deve essere elaborato confrontando diversi regimi.

Ogni volta che leggi di ricerche sul silenziamento genico, è utile capire in anticipo quale opzione è stata selezionata per ciascuna di queste scelte.

Tre arrivano tutti in una volta

Al recente Congresso Mondiale HD di Melbourne, HDBuzz ha riportato entusiasmanti presentazioni di diversi gruppi di ricerca sul silenziamento genico. Poi, a novembre, vi abbiamo portato la notizia della prima sperimentazione sulla sicurezza del silenziamento genico dell’huntingtina utilizzando l’RNAi nel cervello di un primate.

Ora, sono stati pubblicati altri due articoli scientifici, ciascuno frutto della collaborazione tra ricercatori accademici e aziende biotecnologiche. Entrambi gli articoli hanno coinvolto la società Medtronic con sede a Minneapolis e il team del Dr. Zheming Zhang dell’Università del Kentucky.

Sicurezza di sei mesi

Il rapporto di novembre sulla sicurezza dell’RNAi nei primati è stato uno studio piuttosto breve: sei settimane. Il nuovo studio di Medtronic e del team di Zhang, riportato sulla rivista Brain, è stato condotto anche su scimmie rhesus, ma è durato ben sei mesi.

Diamo un’occhiata a cosa hanno studiato i ricercatori, usando la lista di controllo di cui sopra:

1. Struttura: questa è stata una sperimentazione di un farmaco RNAi.

2. Bersaglio: entrambe le copie del gene sono state prese di mira – knockdown non specifico.

3. Destinazione: la sostanza del cervello – lo striato, per essere esatti, che è colpito precocemente nei pazienti con HD.

4. Somministrazione: il farmaco è stato confezionato in un virus vuoto, chiamato AAV2.

5. Regime di trattamento: un’iniezione una tantum in cinque siti su ciascun lato del cervello

Vale anche la pena notare che sono state utilizzate scimmie ‘normali’, senza copie espanse del gene dell’HD. Quindi, questa sperimentazione potrebbe misurare solo i cambiamenti proteici e la sicurezza – non può prevedere il miglioramento nei pazienti.

Dopo il trattamento, le scimmie sono state osservate per sei mesi, osservando la loro salute generale e il controllo dei movimenti. L’intervento chirurgico è stato ben tollerato e non sono stati riscontrati nuovi problemi negli animali trattati.

Come sperato, i livelli di proteina huntingtina sono diminuiti significativamente nelle regioni trattate. In ogni sito di iniezione, i livelli di proteina sono stati ridotti su un’area di circa sei millimetri di diametro – in volume, si tratta di circa tre M&M per cervello. Potrebbe non sembrare molto, ma in un cervello umano potrebbe fare una grande differenza, e ricorda che queste misurazioni sono state fatte 6 mesi dopo il trattamento una tantum.

Per fortuna, il farmaco non ha causato cambiamenti cerebrali dannosi come infiammazione, infezione o danno ai neuroni.

Quindi, il farmaco ha fatto il suo lavoro di riduzione dei livelli di proteina e il trattamento non sembra aver prodotto effetti dannosi. Gli autori ritengono che sei mesi di scimmia equivalgano a circa 18 mesi umani. Sembra buono – ma come sottolineano gli autori, potrebbe volerci ancora più tempo negli esseri umani perché emergano effetti buoni o cattivi.

Un metodo di somministrazione innovativo

L’altro nuovo articolo è nato da una collaborazione a tre tra il team dell’Università del Kentucky, Medtronic e la società farmaceutica di RNAi Alnylam Pharmaceuticals. È stato pubblicato sulla rivista Experimental Neurology.

Questo è stato anche uno studio di RNAi di knockdown non specifico, somministrato nello striato delle scimmie.

Ciò che distingue questo lavoro è il metodo di somministrazione innovativo. È stata utilizzata una tecnica chiamata somministrazione potenziata dalla convezione (CED). Ciò comporta il posizionamento di tubi attraverso il cranio e nella sostanza del cervello. L’estremità superiore del tubo è collegata a una piccola pompa che spruzza costantemente il farmaco lungo il tubo sotto pressione. Questa pressione è la chiave – fa sì che la molecola del farmaco si diffonda molto più di quanto farebbe altrimenti.

La CED è già utilizzata per far diffondere ulteriormente i farmaci chemioterapici all’interno dei tumori cerebrali. Ma funzionerebbe per somministrare un farmaco RNAi?

Innanzitutto, il farmaco è stato pompato nel cervello per sette giorni. Solo un lato del cervello è stato trattato, in modo che l’altro potesse essere utilizzato per il confronto. È stata utilizzata una gamma di dosi e velocità di infusione, per trovare la combinazione migliore. Quindi, è stata provata un’infusione di 28 giorni. Astutamente, il team ha apportato modifiche radioattive innocue al farmaco, che hanno permesso loro di misurare esattamente quanto si era diffuso.

Il farmaco ha fatto il suo lavoro di riduzione dei livelli di huntingtina e i tubi e le infusioni non hanno danneggiato particolarmente il cervello.

Ma la seccatura aggiuntiva di montare tubi e pompe ne è valsa la pena – il farmaco si è diffuso ulteriormente? In breve, sì.

Le misurazioni hanno mostrato che il farmaco RNAi ha raggiunto molto più lontano di quanto ci si aspetterebbe con semplici iniezioni. Se entrambi i lati del cervello fossero stati trattati, i livelli di huntingtina sarebbero stati ridotti in circa undici M&M di cervello.

In poche parole…

Prima che uscissero questi due articoli, sapevamo già che l’huntingtina poteva essere abbassata nel cervello delle scimmie usando l’RNAi. Ora possiamo aggiungere due importanti segni di spunta alla nostra lista dei desideri: primo, il silenziamento funziona ed è sicuro per periodi più lunghi, e secondo, ci sono modi per far diffondere ulteriormente il farmaco.

Cosa potrebbe andare storto?

Un cauto ottimismo è un approccio saggio qui. Ci sono certamente alcune cose che potrebbero andare storte sulla strada verso le sperimentazioni umane, o durante esse.

Queste sperimentazioni sui primati hanno dimostrato che l’abbassamento dei livelli di huntingtina è sicuro nelle scimmie sane. Ma ciò non significa che sia sicuramente sicuro nei pazienti umani. I cervelli umani sono molto più grandi e complessi dei cervelli delle scimmie. Quindi il trattamento potrebbe essere meno efficace o più pericoloso, semplicemente a causa della differenza di specie.

È anche possibile che la proteina sana protegga in qualche modo il cervello dal suo fratello dannoso negli esseri umani. Se così fosse, silenziare entrambe le copie potrebbe inaspettatamente fare più male che bene.

Anche i cervelli delle persone con sintomi di HD sono probabilmente più fragili e difficili da operare. I pezzi del cervello che devono essere trattati sono più piccoli del normale, a causa del restringimento causato dall’HD. Quindi le operazioni possono essere più difficili e rischiose.

Infine, rilevare il successo potrebbe essere difficile negli esseri umani, perché la malattia progredisce lentamente e non possiamo esaminare i cervelli dei pazienti al microscopio.

Ma non dimenticare mai – tutti questi problemi sono affrontati insieme da alcune delle migliori menti scientifiche del mondo, tutte concentrate sul rendere i trattamenti efficaci una realtà per i pazienti.

2012 – l’anno del silenziamento genico per l’HD?

Il 2012 potrebbe essere l’anno del silenziamento genico per i pazienti con HD? Vedremo una o più sperimentazioni umane nei prossimi mesi? Sulla base dei progressi fatti finora, crediamo effettivamente che sia una cosa ragionevole da sperare e diversi gruppi stanno lavorando duramente per renderla una realtà. Le prime sperimentazioni saranno piccole e saranno condotte lentamente e con grande cautela, perché la sicurezza è la preoccupazione principale. Ma se tutto va bene, seguiranno sperimentazioni più ampie.

Per saperne di più

• Articolo su Brain sul trattamento con RNAi di 6 mesi di Grondin e colleghi (accesso aperto)
• Articolo su Experimental Neurology sulla somministrazione di RNAi potenziata dalla convezione di Stiles e colleghi (l’articolo completo richiede il pagamento o l’abbonamento)
• Il nostro articolo sul precedente studio sulla sicurezza sui primati della Dott.ssa Beverly Davidson