Gli sforzi per sviluppare una terapia genica per l’anemia di Diamond-Blackfan (DBA), una rara malattia potenzialmente letale in cui il midollo osseo non riesce a produrre globuli rossi maturi e funzionanti, sono stati ostacolati dal fatto che almeno 30 diverse mutazioni genetiche possono causare la malattia.
Un team guidato da ricercatori della Harvard Medical School ha ora superato questo ostacolo sviluppando una terapia genica universale per la DBA, progettata per correggere il difetto del midollo osseo indipendentemente dalla mutazione specifica del paziente.
“La terapia sperimentale è pronta per essere testata negli studi clinici”, riferisce il team l’11 novembre su Cell Stem Cell.
“Questo è uno dei primi esempi in cui possiamo sviluppare una terapia genica in grado di colpire decine di mutazioni con un singolo vettore”, ha affermato l’autore principale Vijay Sankaran, Professore di pediatria presso la HMS Jan Ellen Paradise, MD del Boston Children’s.
“Il lavoro fornisce la prova concettuale che le terapie geniche possono curare malattie del sangue rare o complesse non correggendo singole mutazioni, ma prendendo di mira un problema a cui tutte le mutazioni portano”, ha affermato il team.
Tutte le strade portano a GATA1
I bambini con DBA, descritta per la prima volta nel 1938 al Boston Children’s, hanno poche opzioni di trattamento. Una manciata di persone che hanno donatori compatibili può essere curata con trapianti di midollo osseo, ma la maggior parte si affida agli steroidi, che hanno effetti collaterali o alle trasfusioni di sangue regolari.
La maggior parte delle mutazioni genetiche note per causare DBA sono state scoperte al Boston Children’s negli ultimi 15 anni da Sankaran e Hanna Gazda. Queste mutazioni colpiscono principalmente i ribosomi: strutture all’interno delle cellule che svolgono un ruolo chiave nella costruzione delle proteine del corpo.
Ma nel 2012, mentre era tirocinante in pediatria, Sankaran scoprì che alcuni pazienti presentavano invece mutazioni in un gene chiamato GATA1, un fattore regolatore chiave che controlla le prime fasi della produzione dei globuli rossi.
Sankaran scoprì successivamente che le mutazioni ribosomiali riducono il numero di ribosomi funzionali nelle cellule, impedendo la produzione della proteina GATA1.
Quando Sankaran ha aggiunto la proteina GATA1 alle cellule staminali del sangue prelevate da pazienti con DBA, le cellule sono riuscite a differenziarsi meglio in globuli rossi.
Questi risultati suggeriscono che l’aumento dei livelli di GATA1 potrebbe curare la DBA nei pazienti con mutazioni nel gene GATA1 stesso e nei pazienti con mutazioni correlate al ribosoma.
Sviluppo di un sistema di distribuzione genica
Il team di Sankaran si è quindi messo all’opera per sviluppare un vettore, un lentivirus ingegnerizzato e non infettivo, in grado di trasmettere il gene GATA1 ai pazienti.
Ma c’era un’altra grande sfida: quando il team ha introdotto GATA1 nelle cellule staminali del sangue in una capsula di laboratorio, queste si sono immediatamente differenziate in globuli rossi maturi e non si sono innestate nel midollo osseo.
“Volevamo solo che il gene venisse espresso dopo la differenziazione delle cellule staminali“, ha detto Sankaran. “Quel problema non era banale”.
Nel nuovo lavoro, guidato da Richard Voit, allora presso il Sankaran Lab e ora presso l’UT Southwestern, i ricercatori hanno ideato un modo per controllare l’espressione di GATA1 in modo che il gene potesse essere inserito nelle cellule staminali del sangue che viaggiano verso il midollo osseo, ma si attivassero solo nei progenitori dei globuli rossi.
Gli esperimenti di laboratorio hanno dimostrato un aumento della produzione di globuli rossi maturi, mentre le cellule staminali stesse hanno mantenuto la loro attività.
I ricercatori hanno anche scoperto che il vettore della terapia genica inserisce GATA1 solo nella posizione prevista nel genoma, dissipando i timori circa l’inserimento involontario in prossimità di geni cancerogeni.
“Per quanto ne sappiamo, questo approccio è molto sicuro”, ha affermato Sankaran.
Il team sta ora presentando alla FDA una domanda di nuovo farmaco sperimentale nella speranza di avviare una sperimentazione clinica.
Implicazioni più ampie
Nei test di laboratorio, la terapia ha stimolato una produzione di globuli rossi notevolmente maggiore rispetto ad altri metodi di trattamento esplorati fino ad oggi. Tuttavia, solo uno studio clinico dimostrerà se ciò rimane vero nei pazienti.
Il team spera che, se la terapia genica si rivelasse sicura ed efficace, contribuirebbe ad alleviare le disparità razziali ed etniche in ambito sanitario associate alla mancanza di donatori compatibili per il trapianto di midollo osseo nelle persone affette da DBA.
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Sankaran è entusiasta anche delle implicazioni per altre terapie geniche.
Il lavoro dimostra per la prima volta come “la portata di qualsiasi terapia genica ematopoietica potrebbe essere ampliata se si prende di mira il meccanismo a valle piuttosto che ciascuno dei singoli componenti“, ha affermato. “Questo potrebbe aprire strade per un’intera serie di altre malattie del sangue“.
Fonte:Cell Stem Cell