La silenziazione genica con ASO raggiunge più in profondità, dura più a lungo

I farmaci chiamati oligonucleotidi antisenso, o ASO, sono un modo per silenziare il gene che causa la malattia di Huntington. Una nuova pubblicazione sulla rivista Neuron suggerisce che la silenziazione genica con ASO raggiunge più in profondità nel cervello rispetto ad altri metodi, dura più a lungo ed è sicura.

Abbiamo atteso con impazienza gli sviluppi nel campo della silenziazione genica, e quindi eravamo entusiasti di leggere un’importante nuova ricerca pubblicata oggi sulla prestigiosa rivista Neuron. Un gruppo di ricercatori, guidato dal Dr. Don Cleveland dell’Università della California San Diego, in collaborazione con le aziende farmaceutiche Isis, Genzyme e Novartis, ha sviluppato oligonucleotidi antisenso (ASO) per la malattia di Huntington. Quindi, cosa hanno fatto e cosa hanno scoperto?

Riepilogo sulla genetica

Il gene della malattia di Huntington è solo uno dei circa 25.000 paia di geni, costituiti da DNA, che contengono il codice per la produzione di proteine; i mattoni delle cellule che compongono i nostri corpi. Ci sono un paio di passaggi tra il ‘codice’ del DNA e la proteina finita. Uno di questi passaggi coinvolge l’RNA messaggero, o mRNA.

Il gene HD è il codice che, una volta tradotto, produce l’mRNA HD. È l’mRNA che dice a una cellula come produrre la proteina huntingtina. Le persone affette dalla malattia di Huntington hanno una copia normale e una copia espansa del gene, quindi producono anche due diversi tipi di mRNA.

Da quando il gene HD è stato identificato, quasi 20 anni fa, gli scienziati hanno cercato di capire cosa fa, come causa i sintomi della MH e come spegnerlo efficacemente.

Spegnere il gene

Esistono diversi metodi possibili per spegnere il gene HD. Forse il più noto è l’interferenza dell’RNA, nota anche come RNAi o talvolta siRNA.

Un altro approccio utilizza una molecola leggermente diversa chiamata oligonucleotidi antisenso, o ASO.

Gli ASO sono un po’ un incrocio tra DNA e mRNA. Sono chimicamente simili al DNA, ma sono costituiti da un singolo filamento come l’mRNA. Proprio come altri farmaci per la silenziazione genica, sono progettati per attaccarsi all’mRNA HD e dire alla cellula di distruggerlo, impedendo così che la proteina huntingtina anomala venga mai prodotta.

La teoria alla base di ciò è che se si impedisce la produzione della proteina huntingtina anomala, si prevengono i suoi effetti dannosi sulle cellule e quindi si riducono o si ritardano i sintomi.

Negli ultimi mesi, abbiamo ricevuto buone notizie da diversi gruppi che lavorano sui farmaci RNAi, ma fino a poco tempo fa i ricercatori sugli ASO non avevano pubblicato molto. Questo è appena cambiato con quest’ultima pubblicazione, che ci aggiorna su diversi anni di duro lavoro.

Studi clinici sull’uomo con ASO per altre malattie neurologiche sono già iniziati, ma la situazione nella MH è stata rallentata da alcune domande senza risposta.

L’effetto degli ASO

In questo nuovissimo lavoro, un gruppo di ricercatori brillanti ha esaminato gli effetti dell’uso degli ASO in 3 diversi modelli murini di MH, e anche in un modello di scimmia (la cosa più vicina agli esseri umani in termini di modelli animali), per cercare di trovare le risposte a una serie di domande diverse.

Nelle scimmie, il farmaco è stato iniettato nel liquido cerebrospinale – una procedura molto meno invasiva rispetto all’iniezione nel cervello, e una che sarebbe preferibile per i pazienti umani.

1. Cosa succede quando si infonde un ASO e quanto dura l’effetto?

Hanno infuso gli ASO nei ventricoli cerebrali (spazi pieni di liquido nel cervello) per due o tre settimane. Ciò ha portato a una diminuzione dei livelli della proteina huntingtina anomala in molte aree note per essere importanti nel cervello, incluso lo striato, che è la parte più colpita nella malattia di Huntington. Gli ASO sono stati in grado di diffondersi molto più in profondità nel cervello di quanto visto con i farmaci RNAi.

Inoltre, i livelli sono rimasti bassi per un lungo periodo – fino a tre mesi dopo l’interruzione dell’infusione.

2. Cosa è successo ai sintomi?

I ricercatori sono in grado di monitorare i sintomi dei modelli animali utilizzando test che misurano movimenti e comportamento. Gli animali trattati con ASO sono migliorati rispetto alle loro controparti non trattate. Ancora meglio, il miglioramento è stato sostenuto per un lungo periodo – e non solo mentre i livelli proteici rimanevano bassi. I sintomi erano ancora migliori alcuni mesi dopo che i livelli della proteina huntingtina anomala erano tornati ai livelli pre-trattamento.

Questo supporta l’idea che il cervello potrebbe aver bisogno solo di un piccolo aiuto per sopravvivere agli effetti del gene HD. Un eminente ricercatore sulla MH, Carl Johnson, ha coniato il termine ‘vacanza della huntingtina’ per suggerire che una breve pausa dalla proteina dannosa potrebbe essere tutto ciò che serve per spostare l’equilibrio a favore del recupero.

3. Qual è il momento migliore per somministrare il trattamento?

Questo studio suggerisce che un trattamento precoce è probabilmente migliore.

I sintomi motori in un particolare modello murino sono migliorati entro un mese dal trattamento, e hanno continuato a migliorare fino a quando i topi MH non sembravano diversi dai topi normali. I sintomi comportamentali sono stati ripristinati alla normalità entro 2 mesi dal trattamento.

Quando sono stati trattati topi più anziani con più sintomi, i loro sintomi motori e comportamentali sono migliorati, ma ci è voluto molto più tempo perché i miglioramenti fossero evidenti, e non hanno recuperato tanto quanto i topi più giovani e sani.

4. Cosa succede se si blocca l’mRNA HD ‘normale’?

Questa è una delle domande principali che ci impediscono di iniziare gli studi clinici sulla malattia di Huntington. Sappiamo che la proteina huntingtina è essenziale per lo sviluppo precoce, poiché gli embrioni di topo ingegnerizzati per non produrre huntingtina muoiono prima di nascere. È sicuro spegnere la produzione sia della proteina huntingtina normale che di quella anomala negli adulti?

Grazie a questo lavoro e al lavoro di altri ricercatori sulla silenziazione genica, ci stiamo avvicinando a una risposta. Lo spegnimento dell’mRNA HD normale per un massimo di 3 mesi in scimmie sane è stato ben tollerato. Nei modelli animali di MH, lo spegnimento sia dell’mRNA normale che di quello anomalo non ha modificato la quantità di recupero e non ha avuto effetti negativi.

L’unico possibile punto critico ora è che gli esseri umani potrebbero essere più sensibili ad avere meno huntingtina rispetto a qualsiasi animale su cui potremmo testare i farmaci. Solo uno studio clinico con pazienti ce lo dirà con certezza.

Sono tutte buone notizie

Ora abbiamo la prova che gli ASO trattano parti del cervello che altre tecniche di silenziazione genica non sono riuscite a raggiungere. Non solo, ma una breve infusione con ASO è stata sufficiente a ritardare la progressione dei sintomi nei modelli animali della malattia di Huntington. E l’inversione dei sintomi dura molto più a lungo del previsto, anche dopo che i livelli della proteina huntingtina anomala tornano alla normalità.

Cosa succede dopo?

Sappiamo che le persone che portano il gene HD espanso possono rimanere perfettamente sane per molti anni, nonostante producano la proteina huntingtina anomala dalla nascita.

Forse un trattamento una tantum con ASO, o un trattamento una volta all’anno, sarà sufficiente per ‘resettare l’orologio della malattia’ bloccando la produzione della proteina huntingtina per un tempo sufficiente a permettere alle cellule di eliminare l’accumulo. La prossima fase della ricerca di questo gruppo sarà quella di esaminare quanto durerà una singola iniezione di ASO.

Questo lavoro suggerisce anche che l’infusione nel liquido cerebrospinale potrebbe essere sufficiente per i farmaci ASO. Non è una passeggiata, ma è relativamente semplice rispetto all’installazione di tubi e pompe per far arrivare i farmaci direttamente nel cervello.

Dobbiamo anche capire quanto ASO sarà necessario per produrre un effetto negli esseri umani, quando e per quanto tempo dovrebbe essere somministrato, ed essere preparati a effetti collaterali inattesi.

Ma sembra che ci stiamo avvicinando sempre di più agli studi clinici sull’uomo per la silenziazione genica della MH. E con diversi gruppi tutti sull’orlo degli studi clinici, e desiderosi di essere i primi a testare il loro farmaco sui pazienti, è davvero un momento entusiasmante per la silenziazione genica nella MH.

Per saperne di più

• Articolo su Neuron del team di Cleveland