Conferenza sulle terapie per la malattia di Huntington 2026 – Giorno 2

Saluti dal Giorno 2 della conferenza CHDI sulle terapie per la MH! HDBuzz continua a fornire sintesi degli entusiasmanti interventi degli scienziati della MH riuniti a Palm Springs da tutto il mondo. Le sessioni di oggi si sono concentrate sulla ricerca che cerca di capire cosa scateni la malattia di Huntington (MH), utilizzando nuovi strumenti e tecnologie per esplorare i dettagliati cambiamenti molecolari che avvengono nel corso della malattia. I relatori hanno discusso di nuovi modi di analizzare grandi quantità di dati e di metodologie che ci permettono di approfondire la genetica e la biologia.

Analizzare la biologia della MH

Nat Heintz – come l’epigenetica controlla gli interruttori genetici on/off e l’espansione somatica

Il primo a parlare è stato Nat Heintz della Rockefeller University di New York. Il suo team di ricerca si è concentrato sulla comprensione dei dettagli dell’espansione somatica, il processo attraverso il quale il numero di CAG nel gene HTT si allunga in alcuni tipi di cellule con l’avanzare dell’età nelle persone affette da MH.

Il team di Nat studia i cervelli di persone decedute a causa della MH. In precedenza, il suo team ha presentato dati che mostrano espansioni somatiche specificamente nelle cellule che si ammalano. La cosa curiosa, però, è che vedono espansioni anche in altre cellule che rimangono relativamente sane.

Questo è sconcertante perché suggerisce che l’espansione somatica potrebbe non essere la ragione principale per cui le cellule si ammalano nella MH. La biologia è complicata, quindi i nostri semplici modelli di funzionamento non sempre reggono quando scaviamo nei dati di persone reali con la MH.

Ora il suo team sta studiando come l’epigenetica possa influenzare l’espansione somatica. L’epigenetica è un po’ come la sala di controllo del nostro materiale genetico, che aiuta a influenzare quali geni vengono accesi o spenti, in quali cellule, in quali momenti e in diverse condizioni o stress.

Un’osservazione che hanno fatto è che la macchina di riparazione del DNA, MutS Beta(β), di cui abbiamo sentito parlare nel pomeriggio del Giorno 1, sembra trovarsi a livelli più alti nei tipi cellulari che hanno una maggiore espansione somatica, indipendentemente dal fatto che le cellule muoiano o meno a causa della MH.

Il team di Nat sta ora esaminando altri geni i cui interruttori on-off cambiano con diversi livelli di espansione somatica. Questo potrebbe aiutare a identificare i geni che guidano l’espansione somatica e potrebbe spiegare perché alcune cellule si ammalano mentre altre se la cavano meglio.

Il controllo epigenetico di quali geni sono accesi o spenti può avvenire attraverso decorazioni chimiche del DNA stesso. Queste decorazioni possono avvenire anche sugli istoni, proteine che agiscono come rocchetti per cucire, avvolgendo il nostro DNA nel nucleo per mantenerlo sicuro e compatto. Il team di Nat sta mappando queste modifiche chimiche in diversi sistemi di MH.

Capire come questi geni vengono accesi o spenti può darci indizi su come controllarli intenzionalmente. La speranza è di poter spegnere i geni che causano la dannosa espansione somatica, o accendere quelli che la prevengono.

Un altro obiettivo chiave per il team di Nat è capire perché la proteina HTT espansa sia tossica in alcune parti del cervello, ma non così tanto per altri tessuti o organi. Una persona che porta il gene della MH produrrà HTT espansa in ogni cellula del corpo per tutta la vita, quindi perché questo colpisce così tanto il cervello, e tipicamente solo in età avanzata?

Si scopre che alcuni degli interruttori che accendono o spengono i geni sono essi stessi controllati in modo diverso nelle cellule che contengono il gene HTT espanso. Il team pensa che ciò sia causato dalle diverse decorazioni chimiche sul DNA che hanno osservato.

Esistono vari tipi di analisi computerizzate avanzate in grado di immergersi in questi set di dati ricchissimi per fornire nuove intuizioni su questi fattori trainanti della MH. Nat evidenzia il lavoro del laboratorio Cristea di Princeton che mostra come la stessa HTT interagisca con proteine che potrebbero influenzare i processi che regolano i livelli genici.

Un motore di questo processo è MED15, una proteina codificata da un gene che in precedenza si è dimostrato influenzare i tempi di comparsa dei sintomi della MH. Allo stesso tempo, i cambiamenti nelle decorazioni chimiche del DNA sembrano avere un grande effetto.

Poiché sta vedendo cambiamenti nelle modifiche chimiche del DNA in cellule specifiche, specialmente quelle più vulnerabili, Nat propone queste idee come un nuovo modello di come la MH potrebbe essere guidata.

Queste dettagliate intuizioni molecolari su ciò che potrebbe guidare la MH nelle persone sono possibili solo grazie alle generose e altruistiche donazioni di cervelli da parte di persone che sono decedute. Si tratta di risorse inestimabili per i ricercatori, come Nat, per analizzare davvero esattamente come potrebbe funzionare la MH.

Steve McCarroll – un orologio del DNA che ticchetta

Il prossimo è Steve McCarroll della Harvard Medical School. Anche il team di Steve è interessato a capire l’espansione somatica nel tessuto cerebrale umano affetto da MH. Stanno cercando di individuare l’“innesco” che potrebbe portare alla cascata di eventi dannosi a valle che alla fine causano la perdita di neuroni.

Steve spiega come hanno esaminato la lunghezza del CAG in singole cellule di cervelli donati, scoprendo che i cambiamenti in quali geni sono accesi o spenti diventano estremi una volta che i CAG si espandono oltre una certa lunghezza.

Steve ha precedentemente proposto una soglia di 150 CAG per il momento in cui le cose sembrano davvero precipitare e smettere di funzionare bene nelle cellule cerebrali con MH. Chiamano questo modello l’“orologio del DNA che ticchetta”, che è stato piuttosto controverso quando è stato proposto per la prima volta a questo incontro 3 anni fa!

La proposta di idee o modelli controversi è in realtà una parte importante del processo scientifico e siamo fortunati ad avere persone super intelligenti con opinioni diverse che lavorano per risolvere le sfide della ricerca sulla MH. Gli scienziati amano la discussione e il disaccordo: è così che arriviamo al consenso!

In questo modello, il team di Steve definisce diverse fasi della MH che ritengono spieghino meglio i dati e le osservazioni fatte studiando i cervelli affetti da MH. Pensano che le espansioni inizino lentamente all’inizio e aumentino rapidamente man mano che vengono aggiunte altre ripetizioni CAG.

Questi modelli e cronologie possono aiutare gli scienziati a mappare le teorie sulla progressione della MH. Ciò può aiutare a informare le future decisioni cliniche su quali interventi potrebbero funzionare meglio in quale momento.

Sebbene lo striato (al centro del cervello) sia la regione più colpita nella MH, anche un’altra regione chiamata corteccia (la parte esterna rugosa) ne risente. Il team di Steve si chiede se l’espansione somatica abbia gli stessi effetti in diverse aree del cervello.

Il team di Steve scende a un livello granulare, non ponendo solo domande sulla posizione, ma anche esattamente su quali tipi di cellule sono colpite: hanno raccolto TANTISSIMI DATI! Può vedere che cellule diverse sembrano avere percorsi molto diversi attraverso la MH e hanno diversi gradi di espansione somatica.

Il loro modello costruito su tutti questi dati suggerisce che i neuroni sperimentano prima un’espansione molto lenta, seguita da un’accelerazione, e poi le cose iniziano ad andare male per questi neuroni. Dopo essere entrati in questa fase tossica, l’espansione somatica può quindi iper-accelerare.

In questa fase, le cellule si ammalano gravemente perché i geni che dovrebbero essere accesi sono spenti, e quelli che dovrebbero essere spenti sono accesi. Questo fa sì che le cellule perdano la loro “identità”, ovvero i geni che le rendono il loro tipo cellulare unico. Quando si verificano questi enormi cambiamenti, le cellule non possono sopravvivere.

Tuttavia, ci sono alcuni problemi con questo modello. Uno è che le persone con una forma rara del gene HTT, in cui il codice delle lettere del DNA manca di un’interruzione nella ripetizione, hanno l’esordio dei sintomi fino a 10 anni prima di quanto previsto.

Sebbene rari, piccoli cambiamenti nel codice genetico all’interno del gene HTT possono influenzare se un individuo mostra più o meno espansione somatica.

Il team di Steve si è chiesto se forse la tossicità potesse manifestarsi prima nelle persone con questo tipo di gene HTT. O forse gli interruttori genici sono accesi o spenti in modo diverso, o forse l’espansione somatica non segue lo stesso percorso. Ma non sono riusciti a trovare molto per dare un senso ai dati.

L’enorme quantità di dati sta permettendo loro di dare seguito ad altre scoperte e domande, come il modo in cui la ripetizione CAG si associa ad altri tratti di DNA all’interno del gene HTT. Questi tipi di grandi set di dati provenienti da persone che avevano la MH sono inestimabili per generare idee che ci avvicinino alle terapie.

Bogdan Bintu – potente microscopia per visualizzare gli interruttori genetici on-off

L’ultimo intervento della mattinata è stato di Bogdan Bintu dell’Università della California San Diego. Bogdan ha iniziato dicendo al pubblico quanto ama costruire microscopi!

I suoi strumenti permettono agli scienziati di vedere esattamente quali geni sono accesi in cellule specifiche, osservando fette di cervello. Questa si chiama trascrittomica spaziale, un termine ricercato per indicare la creazione di una mappa visiva del trascrittoma (l’intero contenuto di geni che vengono trasformati in messaggi di RNA).

La maggior parte delle volte, i dati sul cervello provengono da cellule che sono state separate e dissociate dalle strutture tissutali che formano. Bogdan può invece preservare le strutture cerebrali e vedere esattamente dove sta accadendo tutto nei diversi strati, raccogliendo set di dati molto più ricchi con più informazioni e dettagli.

Utilizzando i microscopi personalizzati che costruisce, Bogdan può studiare come la proteina HTT formi ammassi tossici nel cervello e sovrapporre a ciò i dettagli sull’espansione somatica e su quali geni sono accesi e spenti, il tutto riportato su una mappa dettagliata.

Il team di Bogdan può usare queste informazioni per scoprire quali cellule vengono perse nel cervello affetto da MH rispetto ai cervelli donati da persone senza MH. Bogdan e il suo team possono usare la loro piattaforma per approfondire esattamente quali tipi di cellule e strati cerebrali sono più colpiti: molto interessante!

Successivamente hanno cercato di capire perché alcune cellule sono colpite mentre altre no. Potrebbe avere a che fare con i livelli del gene HTT stesso? Anche se avrebbe avuto perfettamente senso, la biologia è raramente così semplice. Le cellule malate non corrispondevano né ai livelli di huntingtina, né alla quantità di ammassi tossici di proteina HTT.

Il team di Bogdan ha trovato un modo per approssimare il numero di CAG del gene HTT in singole cellule e mappare questo dato alla posizione di ogni cellula nel cervello – pazzesco! Questo permette loro di far corrispondere l’espansione somatica all’interno delle singole cellule, tracciando quali cellule si espandono ed esattamente dove si trovano nel cervello.

Hanno scoperto che le espansioni CAG più grandi si trovano nelle cellule cerebrali MH più malate. Queste grandi espansioni corrispondevano anche a più ammassi di proteina HTT nelle cellule. Contrariamente a ciò, però, le cellule con le espansioni più estreme sembravano avere livelli ridotti di ammassi. Pur essendo un po’ confuso, questo sembra indicare un ruolo chiave per le espansioni CAG nella salute delle cellule cerebrali.

Bogdan è anche interessato a come la manipolazione dei meccanismi di riparazione del DNA possa aiutare o ostacolare le cellule cerebrali nella MH. Ci sono molte aziende che cercano di colpire la riparazione del DNA, quindi capire in anticipo come questo potrebbe influenzare il cervello con un approccio di microscopia a grana fine sarebbe molto utile.

Carlos Sune – regolare i geni con TCERG1

Il laboratorio di Carlos Sune ha sede presso il Centro Nazionale di Ricerca spagnolo. Sta studiando i modificatori genetici della MH: cambiamenti nelle lettere genetiche del genoma che possono influenzare il momento in cui iniziano i segni e i sintomi della MH.

Uno di questi modificatori si chiama TCERG1. Questa proteina è composta da molti moduli diversi che le permettono di svolgere il suo compito nella cellula: aiutare ad accendere e spegnere i geni giusti e processare le molecole dei messaggi genetici.

Il campo della MH conosce TCERG1 e il suo ruolo nella MH da molto tempo, con studi pubblicati 25 anni fa che mostravano un legame. Più recentemente, i dati degli studi di associazione genome-wide (GWAS) hanno consolidato questo legame. Gli studi GWAS esaminano le informazioni genetiche di migliaia di persone con MH.

Curiosamente, lo stesso gene TCERG1 ha un tratto ripetuto, e ripetizioni più lunghe sono associate a un esordio più precoce dei sintomi nella MH. Una coincidenza interessante o un fattore trainante dietro il legame tra HTT e TCERG1? Carlos è ansioso di scoprirlo!

TCERG1 può essere mappato nel nucleo, dove è organizzato tutto il materiale genetico della cellula. In effetti, può essere trovato in una delle strutture allo “stato liquido” (ovvero a separazione di fase) di cui abbiamo parlato ieri.

In questa miscela liquida, TCERG1 lavora con altre macchine molecolari nella cellula per far sì che geni specifici vengano accesi e processati correttamente. Carlos sta studiando come questi diversi compiti vengono eseguiti nella cellula e coordinati da TCERG1.

TCERG1 è particolarmente importante per la regolazione di geni con ruoli importanti nei neuroni, aiutando a organizzare la loro forma e le strutture che permettono loro di formare connessioni con altri neuroni.

Carlos sta anche mappando esattamente in quale tipo di strutture liquide si trova TCERG1. Questo è importante perché diversi compartimenti liquidi svolgono compiti diversi nella cellula. Stanno anche mappando con quali amici molecolari TCERG1 interagisce e visualizzando le strutture in cui si radunano.

Concentrarsi su regolatori genetici come TCERG1 è un modo per comprendere meglio i diffusi cambiamenti legati alla MH nelle cellule, aprendo potenzialmente nuovi percorsi terapeutici per riparare o invertire stati patologici dannosi.

Gene Yeo – messaggi genetici nell’invecchiamento e nella malattia

Il prossimo intervento sarà di Gene Yeo (un nome perfetto per questa carriera) dell’Università della California, San Diego. Gene sta studiando come le molecole dei messaggi genetici, chiamate RNA, siano regolate in modo diverso nei neuroni con l’avanzare dell’età.

Gene Yeo usa la generazione di immagini tramite IA per illustrare alcuni mitocondri stressati. (Ha anche parlato del legame tra invecchiamento e malattie cerebrali).

Gene spiega che l’RNA non è mai “nudo” nella cellula. È sempre rivestito da altre molecole come le proteine leganti l’RNA. I geni che codificano per le proteine leganti l’RNA costituiscono un quinto del genoma, quindi sono probabilmente piuttosto importanti.

In molte malattie cerebrali, l’interazione tra l’RNA e le sue proteine leganti va fuori controllo. Alcuni squilibri compaiono molto presto nella vita o alla nascita, ma i sintomi non sempre si manifestano fino a molto più tardi. Gene vuole sapere perché: studia come interagiscono l’invecchiamento e la neurodegenerazione.

Determinare l’“età” delle cellule coltivate in laboratorio è una questione complessa. Se le cellule cerebrali sono create da cellule staminali, rimangono “giovani”. Per preservare l’età delle cellule cerebrali, gli scienziati possono creare neuroni direttamente da campioni di cellule della pelle.

Questo è un processo chiamato “differenziazione diretta”: le cellule della pelle vengono trasformate direttamente in cellule cerebrali invece di indurle a diventare prima cellule staminali e poi trasformarle di nuovo in cellule cerebrali. Questi approcci utilizzano molti trucchi che gli scienziati hanno sviluppato per trasformare le cellule in tipi diversi: molto forte!

Gene voleva chiedersi quali fossero le differenze nel “rivestimento” di RNA delle cellule che vengono coltivate e invecchiate usando approcci diversi. Ad esempio, nei neuroni giovani, una proteina legante l’RNA chiamata TDP-43 (osservata nella SLA) si trova nel nucleo con tutto il materiale genetico, mentre nelle cellule vecchie finisce in un’altra parte della cellula.

Gene scopre che i neuroni più vecchi sembrano essere sotto stress cronico. Formano strutture liquide chiamate granuli di stress e contengono proteine leganti l’RNA più appiccicose. È anche più difficile per le cellule più vecchie produrre proteine dalle molecole dei messaggi di RNA.

Un’altra osservazione nei neuroni più vecchi, così come nel cervello umano che invecchia, è che l’RNA tende a ripiegarsi su se stesso più spesso per formare strutture a “doppio filamento”, il che è più tipico del DNA, dove 2 filamenti si uniscono e formano una struttura elicoidale. L’RNA si trova solitamente in un solo filamento da solo.

L’RNA a doppio filamento sembra fuoriuscire dai mitocondri, le batterie che producono energia della cellula, e poi si lega alle proteine nei granuli di stress. La posizione anomala di queste molecole non è un buon segno.

Il laboratorio di Gene usa strumenti fantastici che permettono loro di capire quali proteine legano il messaggio di RNA dell’HTT, in posizioni molto specifiche all’interno della cellula. Pensa che l’RNA dell’huntingtina espansa agisca riorganizzando il suo ambiente, attirando proteine extra e creando un pasticcio!

Jan Fassler – lievito, polyQ e Med15

La prossima è stata Jan Fassler dell’Università dell’Iowa. Studia il lievito per capire un complesso chiamato Mediatore. Questa macchina molecolare aiuta a controllare quali geni vengono accesi e spenti. Un componente chiave è Med15, che ha un tratto polyQ (derivante dalle ripetizioni CAG) proprio come l’HTT. A differenza dell’HTT, non si sa quale effetto abbia la lunghezza del polyQ di Med15. Intrigante!!

Come abbiamo discusso in precedenza, Med15 è stato identificato in un GWAS che ha aiutato a individuare i modificatori genetici del momento in cui potrebbero iniziare i sintomi della MH. Jan è interessata a sapere se il complesso Mediatore contenente Med15 possa essere importante nella biologia della MH.

Un’idea di Jan è che l’HTT espansa possa interagire con Med15 e tirarlo fuori dal nucleo, compromettendo la sua capacità di accendere e spegnere i geni. Un’altra teoria è che l’HTT espansa possa disturbare la posizione di Med15 e inviarlo a diversi compartimenti liquidi della cellula.

Usando il lievito come sistema modello, Jan si chiede come le diverse lunghezze di polyQ della proteina Med15 e le loro interazioni con il complesso Mediatore possano influenzare i livelli di altri geni attivi.

Le proteine Med15 umane e del lievito differiscono, ma i lieviti sono un buon modello per studiare i fattori di trascrizione – le proteine che controllano l’accensione e lo spegnimento dei geni – perché ne hanno meno rispetto ai mammiferi.

Nel lievito, Med15 controlla almeno il 15% di tutti i geni. Eliminare Med15 nel lievito lo fa crescere molto male in molte condizioni diverse.

Jan ci ha mostrato tutti i diversi moduli simili ai Lego che compongono la proteina Med15 nel lievito e negli esseri umani. Una somiglianza è che entrambi contengono una lunga sezione polyQ (proprio come l’HTT) e tendono ad avere forme piuttosto flessibili e non strutturate.

Il suo laboratorio è anche interessato a capire come i diversi tipi di lievito (da vino, pane, sake, birra, ecc.) differiscano nel polyQ del loro Med15 e cosa questo possa significare. Sembra che un polyQ più lungo in Med15 aumenti la risposta allo stress del lievito, ma eliminare Med15 è ancora più stressante.

Hanno esaminato la lunghezza del polyQ anche in una serie di altri fattori di trascrizione e come ciascuno influenzi i cambiamenti che si verificano quando il lievito è sotto stress. Sembra che le variazioni nelle lunghezze del polyQ siano il modo in cui la natura mette a punto la vita in ambienti diversi.

Interessante notare che diversi ceppi di lievito addomesticati – quelli che gli esseri umani curano da migliaia di anni per produrre alcol e pane – hanno lunghezze di polyQ distinte. Un’osservazione divertente!

Le condizioni per la produzione del vino sono stressanti per il lievito: non gli piace essere circondato da alcol e altri prodotti chimici in questo processo. Il laboratorio usa questo sistema per studiare come MED15 influenzi il processo di fermentazione.

Hanno condotto una serie di esperimenti ingegnosi per dimostrare che certe forme di MED15 del lievito con specifiche lunghezze di polyQ sono necessarie per una fermentazione efficiente, e che cambiare la lunghezza del polyQ può migliorare la fermentazione in altri ceppi.

Possono eseguire analisi dell’RNA per mostrare quali percorsi sono influenzati dalla lunghezza del polyQ di Med15, e test in provetta per capire come Med15 interagisce con altri fattori di trascrizione e come si separa nelle fasi liquide all’interno della cellula.

Sebbene questo lavoro possa apparire correlato alla MH in modo molto indiretto, Med15 potrebbe avere un ruolo come modificatore genetico dell’età di esordio della MH, e il suo tratto Q influenza i livelli dei geni di riparazione del DNA del lievito. È anche un’interessante dimostrazione in un sistema semplice dell’importanza biologica della lunghezza del polyQ.

Il pomeriggio del Giorno 2 è stato dedicato a una sessione poster con più di 100 scienziati che hanno presentato ancora più lavori sulla MH. Restate sintonizzati per il Giorno 3!