Lupus-Immagine: Astratto grafico Credito Journal of Experimental Medicine-
Il lupus è una malattia autoimmune permanente, spesso dolorosa e talvolta letale. Oggi esistono pochi trattamenti oltre ai potenti steroidi per abbattere il sistema immunitario di un paziente, una terapia che ha i suoi gravi rischi.
La buona notizia è che trattamenti nuovi e promettenti sono in fase di sperimentazione clinica. Ma il termine lupus smentisce il fatto che la malattia ha una varietà di cause, il che significa che i trattamenti dovranno essere altamente personalizzati per garantire che a ciascun paziente venga somministrato il farmaco mirato alla specifica mutazione genetica responsabile della sua varietà di lupus.
I ricercatori stanno iniziando proprio ora a collegare specifiche mutazioni genetiche a sottogruppi di pazienti affetti da lupus, consentendo ai medici di indirizzare le terapie a coloro che ne trarranno maggiori benefici. Nell’ultimo progresso, i ricercatori dell’Università della California, Berkeley, riportano in un nuovo articolo la scoperta di due gruppi di pazienti con mutazioni genetiche che sono quasi identiche alle mutazioni che i ricercatori avevano precedentemente individuato nei topi e nelle linee cellulari come legate al virus nella malattia autoimmune.
Questi due collegamenti genetici fanno parte di diverse dozzine di mutazioni che il team dell’UC Berkeley ha recentemente scoperto e collegato al lupus, tutte in un gene che regola un primo sospettato in un sottogruppo di pazienti affetti da lupus: proteine chiamate recettori toll-like (TLR), che consentono al sistema immunitario di cellule di riconoscere DNA e RNA estranei.
Secondo il leader dello studio Gregory Barton, Professore di biologia molecolare e cellulare alla UC Berkeley, l‘identificazione di queste mutazioni potrebbe aiutare i medici a fornire un trattamento personalizzato ai pazienti con TLR ipersensibili e TRL7.
“Fondamentalmente abbiamo una mappa ora”, ha detto Barton, che è anche un ricercatore presso l’Howard Hughes Medical Institute. “Non è che tutti coloro che hanno il lupus abbiano una mutazione nel gene che causa l’iperattivazione dei TLR e dei TLR7. Ma ci sono farmaci in vendita che inibiscono in modo molto specifico i TLR7.
“Man mano che sequenziamo sempre più persone, diventerà più facile identificare quei pazienti e sottoporli a quei farmaci. È molto meglio dell’attuale corso di terapia per il lupus, che è brutale.”
“Questo è entusiasmante perché il farmaco sarà disponibile per via orale ed è attualmente in fase di sperimentazione clinica”, ha affermato Victoria Rael, una studentessa laureata dell’UC Berkeley che, con il collega studente laureato Julian Yano, è una delle prime autrici dell’articolo.
I risultati degli screening genetici e i dettagli delle mutazioni dei pazienti sono stati pubblicati sul Journal of Experimental Medicine.
Un problema nel riconoscere “sé”
Le malattie autoimmuni, che vanno dall’artrite reumatoide e dal morbo di Crohn alla sclerodermia e numerose patologie della tiroide, derivano da attacchi del sistema immunitario alle cellule del corpo che distruggono i tessuti normali e sani.
Molti studi hanno collegato almeno due tipi di malattie autoimmuni, il lupus e la psoriasi, ai TLR, che fanno parte del sistema immunitario innato che inizialmente rileva gli invasori estranei, come virus e batteri, e stimola una prima linea di attacco. Normalmente, i TLR sono delicatamente sintonizzati per reagire solo a DNA e RNA estranei, ma se tale sintonizzazione è disattivata, possono reagire agli acidi nucleici e alle proteine associati agli acidi nucleici di un corpo, che assomigliano molto a quelli dei patogeni.
Ciò che rende questa reazione autoimmune così mortale è che i TLR attivano anche la difesa di seconda linea del corpo, la risposta immunitaria adattativa più potente, mobilitando le cellule T e B, i macrofagi e altre cellule. Queste cellule poi sferrano un attacco prolungato che distrugge i tessuti sani del corpo e causa un’infiammazione cronica.
La forma più comune, il lupus eritematoso sistemico (LES), ad esempio, è caratterizzata inizialmente da eruzioni cutanee, in particolare un’eruzione cutanea a forma di farfalla sul viso, ma successivamente da danni alle articolazioni, ai muscoli, agli organi e alla pelle, che causano dolore e fatica. Si osserva più comunemente nelle donne, spesso a partire dall’adolescenza. Il lupus, in generale, è due o tre volte più diffuso tra le donne appartenenti a molti gruppi minoritari etnici e razziali rispetto alle donne bianche.
“Pensiamo che il modo in cui funziona il sistema è che se gli acidi nucleici trovano questi recettori, molto probabilmente proveniranno da un virus”, ha detto Barton. “Ma in alcune persone, il recettore è più reattivo, quindi ora i livelli di acidi autonucleici che altrimenti non stimolerebbero il recettore in una persona normale attivano il recettore. Pensiamo che uno dei modi in cui funzionano queste mutazioni è che stanno producendo livelli di acidi autonucleici che normalmente non sarebbero stimolatori“.
Barton e i suoi colleghi di laboratorio hanno studiato il ruolo dei TLR che sono mal regolati nel lupus e, in particolare, una delle principali proteine che li regola: UNC93B1 o UNC in breve. Diversi anni fa, un team di ricercatori post-dottorato e studenti laureati nel suo laboratorio ha esaminato in colture cellulari più di 100 mutazioni genetiche nel gene UNC per vedere quali sovrastimolavano i TLR e sarebbero stati buoni bersagli per ulteriori studi.
Sebbene i ricercatori avessero pubblicato alcuni dettagli in articoli precedenti, non pubblicarono l’elenco completo perché sembrava che non avesse molto senso: non erano disponibili dati sulle sequenze del genoma dei pazienti affetti da lupus da confrontare con le mutazioni che sovrastimolavano i TLR.
Ma la situazione è cambiata negli ultimi anni, grazie al calo dei costi del sequenziamento del genoma. È così Barton ha trovato la madre di una giovane ragazza affetta da una grave malattia autoimmune. Il DNA di sua figlia era stato sequenziato e mostrava una mutazione in una regione dell’UNC che il team di Barton aveva notato in un articolo precedente.
Lupus in famiglia
Rael e la studentessa Madeleine Weiss hanno utilizzato la stessa tecnica di screening delle colture cellulari per testare la nuova mutazione della giovane ragazza e hanno scoperto che aveva un effetto sovrastimolante, simile all’effetto di altre mutazioni in quell’area del gene UNC. Sorprendentemente, la paziente aveva la mutazione genetica solo su uno dei due alleli UNC, il che significa che aveva un gene UNC normale, ma soffriva ancora di gravi sintomi autoimmuni.
Barton e il suo team hanno anche contattato una famiglia di cinque persone affette da lupus. Tutti avevano mutazioni su un allele UNC in un’altra area della proteina UNC che il team di Barton aveva precedentemente identificato. Quella mutazione, quando esaminata nelle linee cellulari, produceva anche TLR iperattivi.
“Eravamo scettici sul fatto che una sola copia di un gene sarebbe stata sufficiente a causare una malattia“, ha detto Rael. “È stato solo quando abbiamo inserito le mutazioni dei pazienti nelle linee cellulari e abbiamo visto che portavano a un’iperreattività TLR molto convincente che ci siamo resi conto che avevano la possibilità di essere sufficienti a causare malattie”.
Rael e Yano hanno poi ripetuto il lavoro di screening precedentemente eseguito in laboratorio e hanno confermato che 32 distinte mutazioni nel gene UNC – circa un terzo delle mutazioni testate – hanno aumentato la sensibilità di TLR7 agli acidi nucleici almeno di due volte. Circa altri cinque mutanti hanno aumentato la sensibilità di TLR7 ma in misura minore.
Prima di questi screening, solo due mutazioni nella proteina UNC erano state collegate a una maggiore sensibilità di TLR7 nei topi, sebbene negli ultimi due mesi fossero state segnalate altre tre mutazioni umane.
Barton spera che, pubblicando l’elenco completo delle mutazioni di ipersensibilità dei TLR, i medici possano identificare altri pazienti affetti da lupus che potrebbero trarre beneficio dai farmaci anti-TLR attualmente in fase di sperimentazione clinica. Un farmaco, M5049 o Enpatoran, sembra funzionare agganciandosi a due recettori umani, TLR7 e TLR8, e impedendo loro di legarsi agli acidi nucleici.
Rael, Yano e altri membri del laboratorio di Barton stanno studiando ulteriormente come queste mutazioni uniche dell’UNC influenzano il modo in cui un paziente manifesta la malattia. Hanno ricreato le mutazioni di questi pazienti nei topi in modo che possano modellare il lupus umano.
“Con i modelli murini, si può iniziare a pensare a come, anche se le mutazioni sono nella stessa proteina, i diversi meccanismi di regolazione dei TLR si guastano, quali cellule immunitarie si attivano di conseguenza e come questo può portare a differenze nei sintomi di cui soffrono i pazienti”, ha detto Rael.
Il laboratorio sta anche cercando di capire come l’UNC regola i TLR, magari regolando il numero e la disposizione dei TLR sulle cellule immunitarie. Più TLR possono rendere una persona più sensibile al piccolo numero di acidi autonucleici circolanti nel corpo.
“L’UNC93B1 è importante per portare i recettori nel luogo in cui possono funzionare, ma è anche importante per regolarli quando arrivano lì”, ha detto Barton. “La proteina è un modo molto barocco di cercare di prendere decisioni sul fatto se l’acido nucleico che hai appena legato a un TLR provenga da un virus o da una delle tue stesse cellule“.
I ricercatori sperano che i medici aggiungano questo gene all’elenco dei geni associati al lupus, “quindi se vedono una mutazione come queste, anche una mutazione eterozigote, indagheranno ulteriormente”.
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Altri autori senior dell’articolo sono Bo Liu dell’Accademia cinese delle scienze di Shanghai e Olivia Majer dell’Istituto Max Planck per la biologia delle infezioni di Berlino, Germania. I coautori includono anche medici della UC San Francisco, della Stanford University e Ospedali del Missouri, della Carolina del Nord e di Washington.
