Non uccidere l'RNA messaggero

Non uccidere l'RNA messaggero

Il successo di una nuova terapia proteica per l'emofilia apre le porte al trattamento di molte altre malattie

LA JOLLA—FedEx, UPS, DHL—quando si tratta di spedire pacchi, le possibilità di scelta abbondano. Ma il servizio di consegna più importante di cui potresti non aver mai sentito parlare? L'mRNA. È l'abbreviazione di RNA messaggero, ovvero il modo in cui il tuo DNA invia i progetti alle fabbriche di assemblaggio delle proteine delle tue cellule. Quando una proteina è difettosa, la consegna di mRNA sintetico alle cellule potrebbe innescare la produzione di una versione funzionale. Ed è un messaggio che le persone con diverse malattie genetiche vogliono sentire.

Ora, gli scienziati del Salk Institute stanno segnalando il successo del trattamento dell'emofilia B nei topi, utilizzando l'mRNA per trasmettere istruzioni alla proteina della coagulazione, difettosa in questa debilitante malattia emorragica. La terapia, descritta nella settimana del 13 febbraio 2017, in Atti della National Academy of Sciences, può essere efficace più a lungo e probabilmente ha meno effetti collaterali rispetto ai trattamenti esistenti, e potrebbe essere prodotto a costi molto più bassi. Lo studio è anche una prova di concetto che la terapia a mRNA potrebbe essere applicata a una serie di altre malattie genetiche, soprattutto quando la proteina terapeutica deve essere modificata per avere attività biologica.

"Siamo davvero entusiasti di questo lavoro perché, a parte la correzione di un gene difettoso, la terapia di sostituzione proteica che utilizza l'mRNA è una delle tecniche più promettenti che abbiamo a disposizione", afferma l'autore senior Inder Verma, professore di genetica e titolare della cattedra Irwin and Joan Jacobs in Scienze della Vita Esemplare del Salk. "Ora abbiamo la prova che possiamo curare con successo una malattia, praticamente senza effetti collaterali, a un costo inferiore rispetto alla produzione della proteina necessaria".

L'emofilia B è causata da difetti nel gene per una proteina chiamata fattore IX della coagulazione (FIX). Gli emofiliaci possono produrre quantità ridotte della proteina o non avere affatto una versione funzionale, con conseguenti ritardi nella coagulazione del sangue potenzialmente letali. Nel corso della storia, ci sono stati diversi emofiliaci noti tra i membri delle famiglie reali. (La regina Vittoria ha trasmesso la mutazione dell'emofilia B al figlio Leopoldo.) Attualmente, i trattamenti standard consistono nella somministrazione di FIX prodotto in cellule animali (chiamato ricombinante), che è costoso da produrre, deve essere somministrato più volte alla settimana e può innescare lo sviluppo di anticorpi immunitari, rendendolo meno efficace nel tempo. La terapia sostitutiva proteica con mRNA offre un'alternativa teoricamente interessante perché l'mRNA è relativamente facile ed economico da produrre e sembra meno probabile che causi effetti collaterali o induca una reazione immunitaria problematica perché le proteine vengono prodotte nel corpo stesso della persona e subiscono le modifiche desiderate, secondo Verma.

Il lavoro è frutto di una collaborazione tra il laboratorio Verma e Arcturus Therapeutics, un'azienda biotecnologica locale che ha sviluppato un sistema di incapsulamento dell'RNA messaggero all'interno di nanoparticelle lipidiche (acidi grassi). I ricercatori hanno creato un modello di mRNA per nanoparticelle di FIX umano e le hanno iniettate in topi con un gene FIX difettoso. Una volta nel flusso sanguigno, le nanoparticelle hanno raggiunto il fegato, dove il loro involucro grasso le ha aiutate a penetrare nelle cellule e a trasmettere al meccanismo di produzione delle proteine le istruzioni di mRNA per assemblare il fattore IX della coagulazione.

Ai topi emofiliaci sono state somministrate tre iniezioni nell'arco di cinque mesi, durante i quali la loro coagulazione e le loro risposte immunitarie sono state attentamente monitorate. La coagulazione normale si è verificata nei topi entro quattro ore dalla somministrazione della terapia e i risultati sono durati fino a sei giorni. Inoltre, i topi hanno mostrato solo una debole risposta immunitaria al trattamento, che è rapidamente tornata ai valori basali.

"Uno dei problemi sia con le nanoparticelle che con il trattamento a mRNA è la tossicità, e nel nostro studio non ne abbiamo riscontrato molte prove", afferma Suvasini Ramaswamy, ricercatrice associata al Salk e prima autrice dell'articolo. "Abbiamo somministrato il trattamento per un lungo periodo di tempo per dare al sistema immunitario il tempo di vederlo e reagire, ma la risposta immunitaria è sembrata più simile a una lieve reazione allergica ed è tornata rapidamente alla normalità, quindi la tecnologia sembra piuttosto affidabile e sicura nel nostro modello murino".

Quando il trattamento utilizzato negli esseri umani (proteina ricombinante) è stato applicato ai topi e confrontato direttamente con la terapia a mRNA, la terapia a mRNA è risultata più efficace, mantenendo il 20 percento in più di attività coagulante quattro giorni dopo l'iniezione.

"Concettualmente, la somministrazione di mRNA in vivo è in uso da molto tempo, ma il suo utilizzo terapeutico è stato limitato dalla scarsa stabilità, dalla reattività immunitaria e dai problemi di riproducibilità della somministrazione sistemica", afferma Pad Chivukula, CSO di Arcturus Therapeutics. "I risultati suggeriscono che la tecnologia di somministrazione di nanoparticelle supera queste sfide e potrebbe consentire lo sviluppo di nuove terapie a mRNA economicamente vantaggiose".

Gli scienziati avvertono che, poiché questi esperimenti sono stati condotti sui topi, i risultati potrebbero non essere gli stessi negli esseri umani. Tuttavia, affermano che il lavoro dimostra almeno il potenziale della terapia a mRNA per trattare con successo non solo l'emofilia B, ma anche altre patologie umane, come l'emofilia A (causata da un difetto del fattore VIII della coagulazione) o una varietà di malattie del fegato, del sistema nervoso centrale, dei polmoni e degli occhi.

Altri autori includevano Nina Tonnu di Salk e Kiyoshi Tachikawa, Pattraranee Limphong, Jerel B. Vega, Priya P. Karmali e Pad Chivukula di Arturo terapeutico.

Il lavoro è stato finanziato dal National Institutes of Health, l' Fondazione Ipsen, l' Fondazione HN e Frances C. Berger, l' Glenn Center per la ricerca sull'invecchiamento, The Leona M. e Harry B. Helmsley Charitable Trust e Istituto californiano per la medicina rigenerativaLe nanoparticelle lipidiche sono state sviluppate dall'azienda biomedica Arcturus Therapeutics.