Correggere la ricetta: ridurre una fetta di huntingtina

Un nuovo studio mostra che ridurre un frammento dannoso del messaggio dell’huntingtina (Htt1a) è efficace nel ridurre i sintomi correlati all’HD nei topi, più che prendere di mira l’HTT a lunghezza completa. Questo suggerisce che le strategie incentrate sulla riduzione di HTT1a potrebbero essere preferibili!

Cosa sono i trascritti di RNA?

Il tuo corpo funziona seguendo un semplice flusso di informazioni genetiche. Nel 1957, Francis Crick lo descrisse come il processo fondamentale della biologia: il DNA si replica e funge da modello per creare l’RNA, e l’RNA viene poi utilizzato per produrre proteine. I messaggi di RNA – noti come trascritti – sono molecole utilizzate come istruzioni per produrre proteine. Pensa al DNA come agli ingredienti scritti singolarmente, all’RNA come alla ricetta e alle proteine come al piatto completato.

Gli scienziati sono particolarmente interessati all’RNA quando si tratta di curare malattie con cause genetiche note. Invece di cercare di eliminare le proteine dannose dopo che sono già state prodotte, può essere più efficace impedire che vengano prodotte in primo luogo. Questo comporta prendere di mira le molecole di RNA prima che vengano mai utilizzate per produrre proteine.

Questa idea è particolarmente importante per la malattia di Huntington (HD), poiché i ricercatori stanno esplorando modi per prendere di mira l’RNA che trasporta le istruzioni per produrre l’huntingtina (HTT), con l’obiettivo di produrre meno proteina tossica e quindi migliorare i sintomi.

HTT1a: un frammento tossico

L’HD è causata da una sezione ripetuta espansa delle lettere del DNA C-A-G nel gene HTT. Questo gene espanso produce una versione anomala della proteina HTT, con un segmento extra-lungo che la fa ripiegare in modo errato. Invece di svolgere il suo lavoro normale, la proteina mal ripiegata diventa appiccicosa e inizia ad aggregarsi, danneggiando i neuroni e accelerando i sintomi. Pensala come seguire una ricetta per una torta al lime dove un’istruzione viene accidentalmente ripetuta più e più volte: aggiungere un cucchiaino di sale la rende gustosa, ma venti in più rovineranno la torta.

Ma questa non è tutta la storia. La mutazione genetica non influisce solo sulla proteina finale – può anche interferire con il modo in cui vengono prodotte le istruzioni del gene (RNA messaggero, o mRNA). A volte, le istruzioni vengono interrotte prematuramente, il che produce una versione più corta del messaggio HTT chiamata HTT1a. Questo crea una versione minuscola e potenzialmente più dannosa della proteina huntingtina. Questa proteina HTT1a più corta si aggrega ancora più facilmente e può causare ancora più tossicità nelle cellule cerebrali. Immagina che oltre ad aggiungere sale ripetutamente, la tua ricetta includa lime interi (buccia compresa) insieme al succo di lime. A quel punto, l’intera torta è immangiabile!

Tutto questo potrebbe sembrare una ricetta per il disastro, ma indica anche una possibile soluzione. Invece di cercare di riparare il prodotto finale danneggiato, i ricercatori vanno direttamente alla fonte: l’mRNA, la ricetta stessa.

siRNA: la gomma della biologia

L’siRNA, o RNA interferente piccolo, è uno strumento che gli scienziati usano per ridurre la quantità di mRNA in una cellula. Prendendo di mira e scomponendo specifici mRNA, l’siRNA impedisce efficacemente la produzione di determinate proteine. Se l’mRNA è la ricetta per un piatto, l’siRNA agisce come una matita che cancella alcune parole degli ingredienti in modo da doverle semplicemente saltare. Senza tutti i cucchiai extra di sale e i lime interi, la tua torta verrà come previsto (si spera deliziosa).

Non è ancora chiaro se prendere di mira l’HTT a lunghezza completa, l’HTT1a o entrambi migliorerebbe i risultati dell’HD. Attualmente ci sono diversi farmaci in fase di sviluppo che utilizzano questi metodi diversi: AMT-130 (uniQure), ALN-HTT2 (Alnylam) e V0659 (Vico) prendono di mira sia l’HTT a lunghezza completa che l’HTT1a, mentre tominersen (Roche), votoplam (Novartis) e SKY-0515 (Skyhawk) probabilmente prendono di mira solo l’HTT a lunghezza completa. Tominersen è l’unico farmaco che riduce l’HTT che è stato valutato in uno studio clinico avanzato (Fase 3); non ha mostrato alcun beneficio, ma questo potrebbe non avere nulla a che fare con l’HTT1a.

Cosa è stato studiato?

Uno studio pubblicato il mese scorso esplora se gli siRNA che prendono di mira i trascritti HTT a lunghezza completa o HTT1a possono migliorare i sintomi nei topi HD, e se prendere di mira uno, l’altro o entrambi funziona meglio. In uno studio precedente degli stessi ricercatori, hanno ridotto i livelli di questi messaggi genetici alterando geneticamente i topi. Tuttavia, l’uso di un farmaco iniettabile ha un maggiore potenziale di adattamento all’uso nel mondo reale negli esseri umani.

I ricercatori hanno progettato due siRNA – uno che prende di mira l’HTT a lunghezza completa e uno che prende di mira l’HTT1a. Dopo aver confermato che questi siRNA funzionano, li hanno iniettati nei cervelli di topi HD. Nella ricerca sull’HD, vengono utilizzati diversi tipi di topi HD a seconda delle caratteristiche che hanno. Quello che hanno usato in questo studio ha alcune caratteristiche dell’HD che progrediscono nel tempo, come la comparsa di aggregati di HTT, specialmente nel nucleo delle cellule cerebrali, e disfunzione nel modo in cui le reti di geni si attivano e disattivano. Per valutare quanto fosse efficace questo approccio, i ricercatori hanno progettato uno studio interventistico e organizzato i topi in tre gruppi principali:

• Gruppo precoce: iniettato nelle primissime fasi della malattia (2 mesi di età) e analizzato mentre i segni e i sintomi peggioravano (6 mesi)
• Gruppo doppio: iniettato nelle fasi iniziali e intermedie della malattia (2 e 6 mesi) e analizzato al picco dei sintomi (10 mesi)
• Gruppo tardivo: iniettato nella fase intermedia della malattia (6 mesi) e analizzato al picco dei sintomi (10 mesi)

Questi gruppi sono stati confrontati per vedere se il trattamento precoce, il trattamento tardivo o il dosaggio ripetuto portassero a risultati migliori.

Evidenziare l’ippocampo

Dopo aver iniettato ogni coorte di topi con gli siRNA progettati per prendere di mira l’Htt a lunghezza completa o l’Htt1a, hanno aspettato diversi mesi e misurato la quantità di proteina HTT e HTT1a in diverse parti del cervello. Rispetto ai topi non trattati, hanno scoperto che entrambi erano più efficaci nell’ippocampo, la parte del cervello responsabile dell’emozione e della memoria.

Questo non è tipicamente il luogo in cui viene studiata la patologia dell’HD; la ricerca di solito si concentra sullo striato, che controlla principalmente il funzionamento motorio ed esecutivo. Sebbene i ricercatori abbiano esaminato lo striato, hanno osservato solo riduzioni modeste dell’HTT e nessun cambiamento nei livelli di HTT1a. Ma l’HD colpisce l’intero cervello, e gli scienziati spesso seguono i dati dove li portano! Poiché i loro risultati li hanno portati all’ippocampo, è diventato il focus per il resto dello studio.

Mentre entrambi gli siRNA hanno ridotto la proteina nell’ippocampo, prendere di mira l’Htt1a ha avuto un beneficio aggiuntivo: ha ritardato l’aggregazione della proteina HTT. Si sono formati meno aggregati e, per i topi nel gruppo di trattamento doppio, gli aggregati nel nucleo non sono apparsi affatto. Nel complesso, solo il trattamento HTT1a sembrava ridurre sia la quantità che la gravità degli accumuli di proteine tossiche nell’ippocampo.

Entrambi i trattamenti hanno avuto un effetto positivo sull’attività genica correlata all’HD nei topi all’interno delle coorti precoce e doppia, sebbene l’siRNA Htt1a abbia avuto un effetto più pronunciato. Tuttavia, il gruppo tardivo ha mostrato scarsi benefici del trattamento e alcuni segni della malattia potrebbero persino essere peggiorati. Nel complesso, i risultati suggeriscono che questo approccio funziona meglio quando somministrato precocemente e sembra essere meno efficace se iniziato più tardi nella progressione della malattia.

Perché è importante?

Questo studio mostra che il modo in cui le proteine HTT a lunghezza completa e HTT1a sono coinvolte nella formazione di aggregati di HTT è complesso e può differire a seconda del tipo di cellula cerebrale coinvolta (ippocampo rispetto allo striato). Tuttavia, la maggior parte dei benefici osservati negli esperimenti che hanno condotto deriva dalla riduzione dell’HTT1a, il che dovrebbe essere una considerazione nella progettazione di farmaci per l’HD. Nel complesso, questo suggerisce che i trattamenti futuri potrebbero funzionare meglio se riducono sia l’HTT che l’HTT1a, o se sono progettati per prendere di mira specificamente l’HTT1a negli esseri umani.

Riassunto

• Nell’HD, l’RNA difettoso può produrre sia la proteina huntingtina completa che una versione più corta e più tossica chiamata HTT1a, che contribuisce alla tossicità dell’HTT e all’insorgenza dei sintomi.
• In questo studio, i ricercatori hanno sviluppato trattamenti con siRNA che hanno ridotto i livelli di HTT e HTT1a nei cervelli dei topi, ridotto l’aggregazione di proteine tossiche e migliorato l’attività genica anomala dell’HD.
• Prendere di mira l’HTT1a è stato più efficace che prendere di mira l’HTT a lunghezza completa.
• Nel complesso, i risultati suggeriscono che ridurre l’HTT1a è importante e le terapie future potrebbero funzionare meglio prendendo di mira l’HTT1a direttamente o sia l’HTT che l’HTT1a insieme.