Conferenza sulla Terapeutica della Malattia di Huntington 2026 – Giorno 3

Siamo tornati per il terzo e ultimo giorno della conferenza sulla terapeutica della malattia di Huntington 2026! La sessione di questa mattina si concentra su scienza nuova e innovativa sia all’interno che all’esterno del campo dell’HD che sta guidando lo sviluppo terapeutico.

Taekjip Ha – Osservare la riparazione del DNA e i “bubble-out” CAG una molecola alla volta

Il primo relatore è Taekjip Ha del Boston Children’s Hospital e della Harvard Medical School. Lui fa uno zoom moooolto dentro le cellule per osservare singole molecole in modo da poter tracciare cosa sta succedendo nell’espansione somatica nell’HD.

La prima domanda che si pone è a cosa si legano le macchine di riparazione del DNA in termini di parte del codice delle lettere del DNA e della sua forma, e cosa cercano di riparare. Queste macchine di riparazione stanno cercando di aiutare ma invece possono causare l’espansione della ripetizione CAG.

Il nostro DNA dovrebbe allinearsi come una cerniera, ma quando la ripetizione CAG diventa espansa, può “gonfiarsi”. Taekjip (TJ) ha creato una collezione di bubble-out CAG di diverse dimensioni per studiare quali proteine si legano ad essi.

TJ usa marcatori luminosi specializzati per tracciare singole macchine molecolari. Può vedere come si muovono lungo diversi tipi di DNA e dove si fermano per fare riparazioni. Questo permette al suo laboratorio di confrontare quanto bene diverse macchine funzionano su diversi lavori di riparazione nelle cellule.

Il team di Taekjip esamina anche come queste macchine potrebbero piegare o contorcere il DNA. Si chiedono come la piegatura potrebbe essere alterata con bolle di DNA CAG di diverse forme e dimensioni, e quando diverse macchine di riparazione lavorano per ripararle.

Sappiamo che piccoli cambiamenti nei geni che codificano queste macchine di piegatura del DNA possono influenzare quando le persone potrebbero iniziare a mostrare sintomi dell’HD. Questi dettagli minuziosi ci danno una migliore comprensione del perché sottili differenze nella piegatura del DNA potrebbero influenzare l’esordio.

Ora TJ ci sta mostrando alcuni filmati interessanti del DNA piegato che “danza” in giro. Anche se spesso pensiamo a queste molecole come statiche, sono in realtà in movimento costante, e il movimento del DNA può influenzare come viene riparato.

Anche i bubble-out non rimangono fermi; possono muoversi lungo il filamento di DNA. TJ e il suo team stanno modellando anche questo per avere il quadro completo di come viene realizzata la riparazione a livello molecolare.

Il team di TJ ha anche inventato un nuovo modo per “colorare” diverse parti del materiale genetico nel nucleo. Questo permette ai ricercatori di vedere quanto vicini o lontani potrebbero essere codici DNA specifici. Questa tecnologia potrebbe essere usata per tracciare i bubble-out del DNA e comprendere meglio il loro ruolo nell’HD.

TJ descrive anche una nuova tecnologia che è un modo migliore per leggere la sequenza del DNA attorno alla ripetizione CAG nel gene dell’huntingtina. Quelle ripetizioni CAG possono essere fastidiose da misurare!

Molti dei metodi attuali per misurare il numero di ripetizioni CAG forniscono solo una stima, ma il metodo di TJ può dare una lettura molto più precisa. È ancora presto per questa tecnologia, ma questi strumenti potrebbero essere molto utili per comprendere meglio l’espansione somatica in modo più dettagliato.

Alice Stanton – Costruire mini-cervelli vascolarizzati per modellare l’HD

Nel prossimo intervento Alice Stanton di Harvard/MGH parlerà della modellazione del cervello umano in una piastra – un modo per simulare un intero organo coltivando strati complessi di cellule in una piastra. Questo è un modo per studiare l’HD in un modo che assomiglia più da vicino alla condizione umana.

Alice inizia ricordandoci che gran parte del cervello non è in realtà costituito da neuroni – ci sono cellule di supporto, vasi sanguigni e altri tipi di cellule che sono altrettanto importanti per un cervello sano e funzionale.

Alice è specializzata nella creazione di tessuti ingegnerizzati che formano forme 3D e cercano di imitare organi reali nel corpo. Questi sono chiamati organoidi o mini-cervelli e possono essere utili per studiare le malattie cerebrali e come i trattamenti potrebbero aiutare.

Un vantaggio che il sistema di Alice ha e che molti altri modelli di “mini-cervello” non hanno è una rete di vasi sanguigni (vascolarizzazione), che imita meglio le condizioni nel corpo umano. Questo richiede un’ingegneria specializzata in laboratorio in modo che diversi tipi di cellule possano assemblarsi e formare strutture biologiche.

Il team di Alice parte da cellule staminali, le induce a diventare molti tipi di cellule diversi, e poi le riunisce in un’impalcatura speciale che imita ciò che accade nel cervello, inclusi strati di cellule che assomigliano a una barriera emato-encefalica.

Per verificare che questi grumi di cellule 3D imitino effettivamente il cervello umano, Alice e il suo team visualizzano tutti i diversi tipi di cellule in mappe a forma di globo per vedere esattamente dove si trovano tutti nella struttura e quanto bene stanno lavorando insieme.

Possono testare quanto bene sono collegati i neuroni aggiungendo diverse molecole di segnalazione e misurando quanto efficientemente i segnali elettrici e chimici vengono trasmessi attraverso i mini-cervelli.

Le cellule gliali sono un importante tipo di cellule non neuronali che supportano una buona risposta immunitaria per un cervello sano. Sembrano fare il loro lavoro nei mini-cervelli di Alice, quindi lei pensa che questo sistema potrebbe essere utile per studiare malattie come l’HD, dove le cellule gliali svolgono un ruolo importante quando il cervello inizia ad ammalarsi.

Hanno anche verificato la formazione di vasi sanguigni in questi mini-cervelli, confrontandoli con i vasi sanguigni in veri cervelli umani di dimensioni normali. La forma, la struttura e l’organizzazione sembrano molto simili, rafforzando l’idea che questi mini-cervelli potrebbero essere uno strumento utile per studiare l’HD in una piastra.

Includere i vasi sanguigni come parte degli approcci di modellazione cerebrale in laboratorio è particolarmente importante per comprendere come diversi tipi di molecole, inclusi i farmaci, possono attraversare dal flusso sanguigno in diverse parti del cervello.

Poiché i mini-cervelli sono formati da cellule staminali, il team di Alice può progettarli usando cellule staminali di persone con diverse malattie cerebrali. Mostra esempi di modelli di diversi tipi di demenza e spiega come ogni sistema di mini-cervello imita le caratteristiche di ciascuna malattia.

È stata una sfida per i ricercatori dell’HD ricapitolare caratteristiche simili al cervello in una piastra, specialmente la vascolarizzazione, in un modo che sia efficiente in termini di risorse, quindi c’è un po’ di entusiasmo per avere uno strumento più preciso nella nostra cassetta degli attrezzi.

Vincent Dion – Usare le nickasi CRISPR per ridurre le ripetizioni CAG espanse

Il nostro prossimo relatore è Alvaro Murillo Bartolome, che presenta il lavoro del laboratorio di Vincent Dion alla Cardiff University. Stanno cercando di capire se possono correggere geneticamente la ripetizione CAG che causa l’HD, usando un sistema basato su CRISPR.

Il loro approccio usa una molecola che causa piccole incisioni in un filamento del DNA alla ripetizione CAG. In teoria, questo causerà la contrazione del DNA, perché il DNA, come gli spaghetti, non vuole essere rotto.

Manipolare il DNA in questo modo comporta molti rischi – potenzialmente espandere le ripetizioni, introdurre errori altrove o altri effetti collaterali. Dobbiamo essere assolutamente sicuri che CRISPR e altri strumenti di editing del DNA non stiano peggiorando le cose, quindi ogni esperimento deve essere attentamente controllato.

Per rafforzare questo punto, Alvaro ha mostrato (molti!) articoli di altri gruppi dove le prove sperimentali hanno rivelato preoccupazioni sulla sicurezza. Quegli approcci causavano incisioni su entrambi i filamenti del DNA, mentre il loro approccio colpisce solo un filamento.

In cellule cerebrali create da cellule staminali, i dati di Alvaro suggeriscono che il loro composto è effettivamente in grado di causare contrazioni della ripetizione CAG. Potenziale entusiasmante! Ma la vera magia verrebbe dal sapere se possono indurre queste contrazioni negli animali. Quindi sono passati ai topi che modellano l’HD.

Hanno somministrato la loro molecola che incide il DNA ai cervelli di questi topi HD usando un virus innocuo. Normalmente, ci aspetteremmo di vedere la ripetizione CAG diventare più grande nel tempo man mano che i topi invecchiano. E questo è esattamente ciò che vedono nei topi che non hanno ricevuto il farmaco.

Negli animali trattati con il loro composto (chiamato nickasi), vedono ancora alcune espansioni, ma vedono anche contrazioni fino a numeri CAG che non causano malattia. Potenziale entusiasmante! Ma vale la pena sottolineare che c’erano ancora alcune espansioni.

Quell’esperimento è stato fatto quando il farmaco nickasi è stato somministrato prima che i topi HD mostrassero sintomi. Successivamente hanno aggiunto la loro nickasi dopo che gli animali erano sintomatici. In questo caso c’erano ancora alcune espansioni e alcune contrazioni.

Hanno anche esaminato come il farmaco ha influenzato gli aspetti molecolari dell’HD nei topi. Nello striato, la regione cerebrale più colpita dall’HD, il numero di grumi di proteina HTT è diminuito molto negli animali trattati con la loro molecola che incide il DNA.

Sappiamo che l’HD influenza il “trascrittoma”, l’intera libreria di messaggi RNA prodotti all’interno di un organismo, essenzialmente quali geni sono accesi e spenti. Nell’HD, questo equilibrio diventa sempre più disturbato nel tempo. Gli animali trattati con il loro farmaco che incide il DNA avevano meno messaggi genetici disturbati.

Sono poi passati agli esperimenti comportamentali: vedere se il loro farmaco che incide il DNA potrebbe migliorare i problemi di coordinazione nei topi che modellano l’HD. I topi trattati con la nickasi si sono comportati in modo più simile agli animali senza il gene per l’HD, suggerendo che ha potenziale per miglioramenti comportamentali.

Alvaro ha notato una sfida importante nel portare questa tecnologia negli esseri umani: richiederebbe l’aggiunta di 2 virus separati, piuttosto che l’1 che sono stati in grado di usare negli studi sugli animali. La preoccupazione è che quantità aumentate di virus, anche innocui, potrebbero indurre una risposta immunitaria.

Per superare questa potenziale preoccupazione sulla sicurezza, testeranno un approccio a 2 virus nei modelli animali. La sala è in fermento per questa promettente via terapeutica, e puoi essere sicuro che una sala piena di 450 ricercatori dell’HD accetterà la sfida!

Gregory L. Verdine – Colpire l’”incolpibile” imparando dalla natura

Dopo una breve pausa caffè, il nostro prossimo relatore è Gregory Verdine di Harvard. Spera di aprirci gli occhi su una nuova via di scoperta di farmaci. Un obiettivo ambizioso!

Sta iniziando definendo dove si trovano i bersagli dei farmaci – sia all’interno che all’esterno della cellula. I bersagli all’esterno della cellula sono i più “colpibili”, ma costituiscono solo circa il 10% dei bersagli, mentre il 90% di ciò che vogliamo colpire esiste all’interno della cellula. In gran parte questi bersagli sono stati considerati “incolpibili”.

Gregory chiede, come possiamo colpire l’incolpibile? Nota che molte delle innovazioni farmacologiche di maggior successo hanno imitato cose che si sono evolute naturalmente, come anticorpi e virus. Questi farmaci di successo sono stati ingegnerizzati al contrario dalla natura, poi ingegnerizzati in avanti per trattare le malattie.

Per rispondere a questa domanda, Gregory ha guardato a ciò che viene fatto in natura. All’interno della cellula, ci sono proteine che attraversano la membrana cellulare. Interessante è che hanno tutte la stessa forma – una cosa a spirale chiamata alfa elica.

Per creare le proprie alfa eliche, Gregory ha molecolarmente “pinzato” insieme piccoli pezzi di materiale genetico. Come prova di concetto (per mostrare che questo approccio potrebbe funzionare), ha prima preso di mira un gene che regola vari tipi di tumori.

Finora, un candidato principale scoperto in questo modo sta avendo “risposte cliniche straordinarie”. Ha appena ricevuto l’approvazione accelerata per un’ampia gamma di tumori guidati da un particolare gene. Questo potrebbe essere disponibile dalla FDA già nel 2027 – incoraggiante!

Gregory sta entrando nei dettagli su una particolare classe di molecole considerate incolpibili perché sono tutte molto piatte. Rivolgendosi alla natura, ci sono ancora composti che si legheranno a queste molecole ultra piatte. E Gregory sta analizzando tutto questo.

Le molecole biologiche possono essere “incolpibili” per diverse ragioni, come la “piattezza”, la difficoltà di legame di due molecole o l’energia. Il gruppo di Gregory ha superato molte di queste sfide rivolgendosi alla natura.

Gregory sta persino facendo esperimenti tra specie nel suo ruolo presso l’azienda LifeMine, dove stanno decodificando la genetica dei funghi per trovare progressi per bersagli “incolpibili”.

Ora sta passando alla parte interessante – la malattia di Huntington! Quando aggiungiamo ASO (un tipo di farmaco genetico) alle cellule, si legano a un messaggio RNA e sono riconosciuti da una serie di molecole, portando infine all’abbassamento dei livelli di proteina HTT.

Gregory è interessato alle molteplici interazioni del pacchetto ASO e a come è legato a livello molecolare in dettaglio intricato, per migliorare la progettazione dei farmaci.

I suoi approcci hanno il potenziale di controllare quale gene HTT questi ASO colpiscono – come solo la copia espansa di HTT. Sta entrando in alcuni dettagli sulla sperimentazione di Wave Life Science, che sta usando questo approccio per abbassare solo la copia espansa di HTT.

Per riassumere, Gregory dice che tutto questo è possibile attraverso l’ingegneria inversa di ciò che è già stato fatto dalla natura.

Aseem Z. Ansari – Piccole molecole che colpiscono ripetizioni di DNA che causano malattie

Il nostro relatore ora è Aseem Ansari del St. Jude Children’s Research Hospital, che condivide il suo lavoro sul targeting delle espansioni ripetute. Anche lui si rivolge alla natura per capire modi migliori per sviluppare farmaci per le malattie.

La maggior parte degli attuali trattamenti per le malattie sono progettati per colpire molecole proteiche e cambiare il modo in cui funzionano. Aseem è interessato a colpire i farmaci sul materiale genetico (DNA e RNA) invece.

Normalmente gli scienziati progettano farmaci che colpiscono il materiale genetico usando ALTRI pezzi di materiale genetico creati dall’uomo come gli ASO. Questo è efficace, ma è davvero difficile per la somministrazione dove è necessario, specialmente all’interno del cervello, quindi questi farmaci sono spesso somministrati tramite puntura lombare o altre procedure invasive.

I farmaci a piccole molecole sono invece un approccio attraente. Essere piccoli significa che possono muoversi nel corpo dove devono lavorare molto più facilmente, e possono essere somministrati alle persone come pillole o altri formati più accessibili.

Aseem sta lavorando per creare farmaci a piccole molecole per malattie da ripetizione come l’HD. Il suo team ha studiato un’altra malattia da ripetizione chiamata atassia di Friedreich, che si verifica a causa di un allungamento delle ripetizioni GAA.

Sperano di creare piccole molecole che si leghino al materiale genetico e ai macchinari per cambiare quali geni sono accesi o spenti. I loro farmaci sono in realtà due molecole unite insieme in modo che possa fare 2 lavori – spostarsi nel posto giusto e portare una proteina chiamata BRD4 che regola gli interruttori genetici on/off.

Le molecole di Aseem possono spostarsi in strutture liquide (goccioline) nelle cellule dove avviene la regolazione genica, il che è una buona notizia. Ogni metà della molecola a 2 parti non può farlo da sola, ma insieme può arrivare nel posto giusto, portare il BRD4 con sé e mettersi al lavoro.

Hanno testato il loro farmaco in diversi tipi di cellule in una piastra, incluse cellule di persone con atassia di Friedreich. Il farmaco sembra funzionare come previsto e cambiare l’espressione genica. Ora sono interessati ad applicare questa tecnologia e approccio per colpire altre malattie da ripetizione.

Stanno lavorando per colpire le ripetizioni CTG in una malattia chiamata distrofia di Fuchs che colpisce gli occhi delle persone. In diversi sistemi modello di laboratorio, le loro molecole sono in grado di cambiare come i geni sono accesi o spenti e aiutare a trattare le caratteristiche di questa malattia.

Il filamento di DNA opposto a un tratto di ripetizione CTG contiene in realtà una ripetizione CAG. Aseem è interessato a vedere se la sua piattaforma potrebbe essere usata per colpire i CAG nel gene HTT, specificamente l’HTT espanso che ha il tratto CAG più lungo.

Beatriz Osuna – Trans-splicing dell’RNA per riparare il messaggio HTT

L’ultimo intervento prima della pausa pranzo è di Beatriz Osuna di Tacit Therapeutics. Questa azienda ha costruito una tecnologia di editing dell’RNA e l’ha recentemente applicata all’HD. Pensano che questo potrebbe essere un modo interessante per “correggere” la sequenza CAG espansa nel gene HTT nelle persone con HD.

La loro tecnologia RNA è confezionata in un virus innocuo e altera il modo in cui l’RNA viene elaborato da un tipo di macchinario cellulare chiamato splicing. Usano una piattaforma basata su AI per selezionare un numero enorme di molecole per capire quale RNA potrebbe essere migliore per una determinata applicazione o malattia.

Nel caso dell’HD, stanno cercando RNA che funzionerebbero per “modificare” la molecola messaggera dell’RNA HTT, per abbassare il numero CAG, che può poi essere usato per produrre la proteina HTT normale senza un’espansione così grande.

Da decine di migliaia di possibili RNA, il team Tacit ha ristretto i potenziali candidati farmaci in esperimenti cellulari a un pool più piccolo di solo tre, che hanno poi testato in modelli murini di HD.

Hanno valutato quanto bene queste molecole alteravano il numero di ripetizioni CAG sia nelle cellule che nei topi usando letture genetiche personalizzate in laboratorio. Uno dei loro progetti molecolari ha mostrato una buona modifica, riducendo i CAG.

Hanno guardato in tutto il cervello dei topi che hanno trattato, e cosa importante hanno visto buoni livelli di riparazione dell’RNA nello striato, una parte profonda del cervello che è una delle regioni più colpite nell’HD.

Non solo hanno visto che i messaggi RNA erano riparati per contenere meno CAG, ma hanno anche visto che la proteina HTT prodotta da questi modelli di messaggio era riparata, basandosi su una decorazione molecolare speciale aggiunta durante il processo di riparazione.

Il farmaco sembra essere sicuro e non danneggiare i cervelli dei topi. Inoltre non altera drasticamente quali geni sono accesi o spenti, il che Tacit pensa sia un buon segno che il loro progetto molecolare principale ha effetti fuori bersaglio limitati.

Tuttavia, ci sono stati alcuni effetti fuori bersaglio (quando un farmaco altera altre vie biologiche), in particolare su come altre molecole messaggere di RNA vengono elaborate. Tacit non è troppo preoccupata per questo poiché sono minori e non si pensa che cambino come vengono prodotte le proteine, quindi si prevede che siano sicuri.

Tacit è impegnata in laboratorio a testare le loro molecole in diversi modelli di HD e a fare studi più robusti per valutare quanto bene queste potenziali molecole farmacologiche sono tollerate e metabolizzate. Terremo gli occhi aperti per futuri aggiornamenti!

Questo è tutto per questa mattina. Andiamo a pranzo e a rinfrescarci prima di tornare con aggiornamenti sulla sessione finale di interventi questo pomeriggio. Restate sintonizzati.

Jim Gusella – Nuove intuizioni dai modificatori genetici dell’esordio dell’HD

La sessione pomeridiana di oggi (finale) si concentrerà sulla genetica umana e sui biomarcatori. I relatori parleranno della genetica dietro l’esordio dei sintomi e delle cose che possiamo misurare per tracciare l’HD e capire se i farmaci stanno funzionando.

Il nostro primo relatore è Jim Gusella della Harvard Medical School/MGH. Ha svolto un ruolo importante nella scoperta del gene dell’HD e nota che nessuno di questo lavoro sarebbe stato possibile senza le molte persone delle famiglie HD che hanno donato sangue e tessuto cerebrale.

Jim ci ricorda gli studi di associazione genome-wide (GWAS) che hanno aiutato a identificare piccoli cambiamenti genetici che possono accelerare o rallentare quando iniziano i sintomi dell’HD. Circa la metà di quei geni sono correlati alla riparazione del DNA, e l’altra metà ha funzioni totalmente diverse.

Gli studi GWAS e altre scoperte relative alla lunghezza della ripetizione CAG e a come potrebbe guidare la malattia hanno portato alle teorie attuali su come l’instabilità somatica gioca un ruolo nell’HD. Quelle scoperte hanno portato direttamente a idee che stanno avanzando verso sperimentazioni cliniche oggi.

Abbiamo sentito ieri che 150 CAG potrebbero essere una soglia per la perdita di neuroni nell’HD, ma Jim sostiene che la perdita di funzione all’interno dei circuiti, prima della perdita cellulare, è anche molto importante da studiare e affrontare con terapie.

Nota che molti dei modificatori genetici scoperti dal suo gruppo e da altri potrebbero avere effetti sul tasso di espansione della ripetizione CAG, sulla soglia di tossicità, sul danno che si verifica all’interno delle cellule o sul danno che si verifica all’interno dei circuiti quando le cellule sono malate o perse.

Sta condividendo diverse vignette dal suo laboratorio – storie sperimentali che spera porteranno a risposte su domande nel campo dell’HD.

Una domanda che Jim vuole porre riguarda i tempi dei modificatori genetici. Quando analizziamo gli esseri umani e il tessuto umano, stiamo guardando un’istantanea di un periodo di tempo della traiettoria HD di una persona. Può essere particolarmente difficile confrontare statisticamente persone di età e stadi di HD diversi.

Il laboratorio di Jim ha sviluppato statistiche innovative che aiutano a sfruttare al meglio i dati umani che abbiamo, allineando gruppi ed età in un modo che può identificare nuovi modificatori genetici che sono più rilevanti in stadi precoci o tardivi della malattia, o all’interno di popolazioni specifiche di cellule cerebrali.

Una seconda domanda che il suo laboratorio sta ponendo è come piccole variazioni all’interno del gene dell’huntingtina stesso possano cambiare l’età in cui iniziano i sintomi dell’HD. Applicando le sue analisi avanzate, trovano rare mutazioni genetiche che guidano cambiamenti in sintomi particolari, come con il movimento o il pensiero.

Attingendo a una ricchezza di dati genetici umani, possono identificare sottopopolazioni di persone con HD (ad esempio, persone di origine europea) che hanno modificatori specifici che guidano cambiamenti nei cambiamenti motori o nell’elaborazione cognitiva. Molto interessante per lo sviluppo di farmaci che cerca di colpire aspetti specifici dell’HD.

Una terza domanda che il laboratorio di Jim sta ponendo è se un modificatore genetico possa influenzarne un altro. Combinazioni di due piccoli cambiamenti genetici possono avere effetti moltiplicati sull’età in cui si verificano i sintomi, o conseguenze completamente diverse da ciascun piccolo cambiamento da solo.

Jim parla della necessità di lavorare attraverso le combinazioni di vari modificatori poiché i ricercatori non possono dedurre la funzione delle combinazioni basandosi su ciò che fa ciascuno da solo. Un bel puzzle da svelare!

Un’altra domanda che può porre è se possiamo identificare nuovi modificatori genetici in persone che HANNO un modificatore che si prevede cambi la loro età di esordio, ma non lo fa. Guardare agli “outlier” – persone che non si adattano alle curve statistiche come previsto – può tirare fuori nuove potenziali vie e bersagli farmacologici.

Ad esempio, sappiamo che le mutazioni in un gene chiamato PMS1 di solito causano un esordio molto più precoce della MH, ma non sempre. In questi individui, si possono applicare più metodi statistici per capirne il motivo e ricondurlo ad altri geni da esplorare: uno di questi (BRCA2) compare anche nel cancro al seno!

Jim sottolinea che molti di questi dati sono molto recenti e devono essere approfonditi. Ci piace quando gli scienziati condividono il lavoro in corso, in modo che altri possano intervenire e fare ulteriori esperimenti e modelli per confermare!

Qingqin Serena Li & Sahar Gelfman – Analisi dei dati dell’intero genoma alla ricerca di indizi sulla riparazione del DNA

A seguire, un doppio intervento: Qingqin Serena Li di CHDI e Sahar Gelfman del Regeneron Genetics Center parleranno dell’analisi del sequenziamento dell’intero genoma — leggendo tutte le lettere all’interno del codice del DNA — comprese le modifiche genetiche nei geni di riparazione del DNA.

CHDI gestisce lo studio globale Enroll-HD che segue nel tempo le persone affette da MH e preleva anche campioni di sangue e liquido spinale (nello studio correlato HDClarity).

Questi preziosi studi hanno raccolto un’enorme quantità di dati che ora consente agli scienziati di tutto il mondo di confrontare attentamente le informazioni genetiche dettagliate con le informazioni cliniche approfondite.

I ricercatori possono ora porsi domande su come “tappe” molto specifiche, come il raggiungimento di un certo livello di compromissione motoria o di sintomi cognitivi, siano correlate a specifiche modifiche genetiche.

Il Regeneron Genetics Center ha lavorato per confermare i dati GWAS e andare ancora più a fondo. In particolare, analizzano i dati di varianti genetiche molto rare — quelle che si verificano solo in una piccolissima percentuale della popolazione — per capire il loro effetto sull’età in cui si manifestano i sintomi della MH.

Storicamente è stato difficile farlo, specialmente in una malattia che è già rara, ma una combinazione di statistiche, potenza di calcolo, indizi da precedenti studi sulla MH e un gran numero di partecipanti volontari può permettere loro di osservare come particolari cambiamenti genetici possano influenzare le fasi precoci e tardive della malattia.

Stanno anche studiando gli “esosomi”, che puoi immaginare come bolle che trasportano informazioni genetiche. Questi sono creati e rilasciati da diversi tipi di cellule e vengono sempre più esplorati come potenziali biomarcatori.

Il succo di queste complesse statistiche e della genetica è che disponiamo di strumenti sempre più potenti che consentono agli scienziati della MH di approfondire la relazione tra geni e sintomi osservati in clinica.

Questi interventi sono stati anche un importante promemoria del contributo che la comunità MH dà all’avanzamento della ricerca. Senza le famiglie MH che contribuiscono agli studi GWAS e a sperimentazioni come Enroll-HD e HD-Clarity, ciò che abbiamo appreso dagli ultimi interventi non sarebbe stato possibile. GRAZIE!

Evan Eichler – Variazione strutturale e rischio genetico nascosto

Il prossimo intervento è di Evan Eichler dell’Università di Washington. Non è un ricercatore sulla MH, ma studia la variazione strutturale nei geni — grandi cambiamenti come delezioni e sostituzioni di molte lettere — a differenza dei cambiamenti di una singola lettera a cui si riferivano gli altri relatori.

Questi grandi cambiamenti (oltre 50 lettere) sono molto rari. Evan sottolinea che molte delle tecnologie utilizzate dai ricercatori sulla MH per catturare i cambiamenti di una sola lettera non rilevano quelli molto grandi. Buone notizie però: sono state sviluppate tecnologie di sequenziamento migliori per svolgere questo compito in modo più efficace.

Il laboratorio di Evan ha svolto un ruolo nel colmare le lacune del progetto genoma umano, attivo da tempo. Siamo arrivati a un punto in cui, se hai abbastanza tempo e risorse, puoi analizzare il 99,9% del genoma — e questa percentuale continua a crescere.

Il suo gruppo ha recentemente identificato una mutazione da ripetizione della tripletta CGG che causa una malattia rara chiamata sindrome di Baratela-Scott. Questo è solo un esempio di come la sua tecnologia possa essere applicata per eseguire analisi individualizzate dei genomi umani ai fini di diagnosi ultra-rare.

Analizzano anche la storia evolutiva utilizzando materiale genetico di primati non umani come gorilla, gibboni e macachi. Il loro obiettivo generale è utilizzare materiale genetico animale e umano diversificato per comprendere meglio la ricchezza della variazione umana e come questa guidi la malattia.

Possono usare questa ricchezza di dati per allargare lo sguardo e osservare le varianti strutturali (grandi cambiamenti genetici) e come differiscono in base alla geografia e al background razziale. Una percentuale enorme di cambiamenti genetici è costituita da quelli grandi come delezioni ed espansioni (come vediamo nella MH).

Può utilizzare dati di sequenziamento dettagliati per procedere a ritroso e identificare ripetizioni genetiche che rappresentano fattori di rischio per malattie comuni come l’insufficienza cardiaca, il che può poi offrire spiegazioni biologiche e nuovi bersagli terapeutici.

Una fonte dei suoi dati è un programma di ricerca con sede negli Stati Uniti chiamato All of Us, che ha cercato di reclutare un gruppo estremamente diversificato di americani per una ricerca inclusiva su genetica e cartelle cliniche. I ricercatori hanno cercato la diversità nei gruppi razziali, socioeconomici, geografici e delle malattie rare.

Le analisi di Evan hanno rivelato che ci sono alcune persone che hanno ripetizioni CAG della lunghezza tipica della MH (40+), ma non presentano sintomi e non hanno una storia familiare di MH. Potrebbe essere interessante studiare perché queste persone siano così resilienti ai sintomi!

Può anche utilizzare questi nuovi metodi di sequenziamento del genoma per scoprire nuovi tipi di ripetizioni di triplette e per dedurre nuove varianti strutturali — grandi cambiamenti genetici precedentemente sconosciuti — che potrebbero causare malattie sia rare che comuni in popolazioni specifiche.

Tutto questo è possibile perché i nuovi metodi di sequenziamento genetico possono individuare cose che prima sfuggivano!

Paolo Beuzer – Un test per tracciare l’espansione somatica nelle cellule vive

Il prossimo è Paolo Beuzer di CHDI. Condividerà il lavoro che ha svolto con diversi collaboratori su un nuovo test che può aiutare a studiare l’espansione somatica nella MH.

Sebbene l’espansione somatica sia stata un tema caldo nella ricerca sulla MH, Paolo sottolinea che ci sono alcuni colli di bottiglia nel far progredire questa scoperta verso lo sviluppo di farmaci.

Gran parte della nostra comprensione dell’espansione somatica deriva da campioni di cervello post-mortem. Ma non possiamo prelevare campioni di cervello in una sperimentazione clinica per testare se un farmaco può alterare l’espansione somatica! Abbiamo bisogno di modi per monitorare l’instabilità somatica negli esseri viventi, idealmente in modo non troppo invasivo.

I mismatch, le bolle nel DNA che spesso si verificano con i CAG espansi, vengono riparati con nuove lettere di DNA per colmare le lacune che creano. Paolo suggerisce che possiamo dedurre l’espansione somatica cercando questo DNA appena sintetizzato nella cellula.

In un esperimento di prova, gli scienziati forniscono ai neuroni un tipo speciale di lettera di DNA, chiamata EdU (pronunciata E-D-U), che possono misurare mentre viene utilizzata per colmare queste lacune nelle bolle di espansione nel gene HTT.

Questo esperimento è stato un successo! Potevano vedere l’EdU ma solo nel gene HTT delle cellule che modellano la MH, e non nelle cellule sane. Il segnale diventava più evidente nei modelli cellulari MH con numeri di CAG via via più lunghi.

Hanno anche cercato di vedere dove altro l’EdU venisse aggiunto nel genoma durante la riparazione. Hanno trovato un buon segnale nei punti caldi della riparazione, suggerendo che questo nuovo approccio funzionasse bene. Paolo e il suo team sono ora fiduciosi di poter vedere dove sta avvenendo la riparazione e quindi dedurre dove è avvenuta l’espansione.

Successivamente hanno osservato come questo segnale EdU potesse cambiare se venissero bloccati diversi componenti del meccanismo di riparazione del DNA, come MSH2, MSH3, MSH6 e PMS1 (tutti noti per influenzare l’età di esordio dei sintomi della MH). Il segnale di riparazione del gene HTT è stato influenzato dal blocco di questi geni, ma gli altri punti caldi di riparazione non sono stati colpiti.

Questo è un nuovo modo interessante per misurare la riparazione dei danni al DNA. Una conclusione è che ci sono molti più eventi di riparazione riusciti rispetto a quelli in cui la riparazione va storta allungando le ripetizioni CAG. È un bene sapere che la biologia funziona la maggior parte delle volte!

Hanno anche lavorato in collaborazione con il laboratorio di Veronica Brito, che ha tenuto un intervento all’inizio di questa conferenza. Questo sistema ha funzionato anche nei modelli del suo laboratorio: hanno potuto vedere la riparazione in alcune cellule del sangue. Ciò suggerisce che i campioni di sangue di persone con MH potrebbero essere utilizzati per tracciare l’espansione somatica.

Claudia Langenberg – Multi-omica e IA per la salute di precisione nella MH

Il prossimo intervento è di Claudia Landenberg, che ricopre incarichi sia a Londra che a Berlino. Il suo lavoro utilizza dati su larga scala sia a livello molecolare che clinico per comprendere gli effetti della genetica su cellule e organi in diverse malattie.

Claudia ribadisce il fatto che nuovi strumenti ci permettono di collegare la genetica con le misure della salute umana e i sintomi su larga scala e come mai prima d’ora. Questo può aiutarci a diagnosticare le malattie e a prevederne il decorso.

La scienza negli ultimi 10 anni circa è stata nella sua fase dei “big data”, che la scienza chiama “omica”. Abbiamo tonnellate di dati che scienziati intelligenti come Claudia stanno setacciando con fantastici strumenti informatici alla ricerca di tendenze e modelli che possano essere utilizzati per comprendere meglio le malattie e, forse, sviluppare nuovi farmaci.

Uno dei database più grandi e migliori per studiare la connessione gene-salute è la Biobank del Regno Unito. Grandi aziende farmaceutiche e scienziati accademici hanno analizzato i dati per cercare di trovare collegamenti. Il problema è che la biologia è maledettamente complessa, quindi le tendenze non si trovano facilmente.

Claudia ci mostra un enorme set di dati in cui la maggior parte delle malattie non presenta segnali nelle proprie firme proteiche che seguano in modo robusto la malattia — questo è deludente, ma ci sono altri set di dati da considerare.

Invece di considerare le proteine in isolamento, stanno osservando tutti i tipi di letture — genetica, proteomica e altri dati, tutti in combinazione. Questo è chiamato approccio multi-omico. Utilizzando strumenti di IA, possono estrarre tendenze e modelli troppo complicati da individuare con i normali approcci statistici.

Claudia e il suo formidabile team hanno applicato la loro analisi per vedere quanto siano in grado di prevedere diverse malattie basandosi esclusivamente sulle firme dei dati. Hanno ottenuto successi con il mieloma multiplo, un tipo di tumore del sangue, e stanno estendendo il loro approccio ad altre malattie, inclusa la corea di Huntington.

Questo tipo di analisi è possibile solo grazie alle decine di migliaia di persone che partecipano agli sforzi di raccolta dati. Tuttavia, queste banche dati sono dominate da persone di origine europea, il che significa che queste tendenze potrebbero non essere valide per persone di altre origini.

Per superare questa sfida, sono in corso sforzi per diversificare questi database con la partecipazione di persone provenienti da tutto il mondo. Speriamo che questo significhi che, in futuro, la ricerca sulla connessione tra geni e salute possa essere più inclusiva.

Claudia ha applicato un approccio bottom-up per collegare osservazioni sintomatiche molto rare con nuove cause genetiche. Sta anche applicando meta-analisi che combinano i risultati di più studi per una raccolta ancora più ricca di “big data”.

E con questo si conclude l’incontro! Come sempre, siamo sbalorditi dalla novità e dalla diversità delle idee che ci portano sempre più vicini a dei trattamenti per la malattia di Huntington. Seguiranno articoli riassuntivi, quindi resta sintonizzato!