I ricercatori hanno identificato un gruppo di piccole molecole che potrebbero aprire la porta allo sviluppo di nuove terapie per la distrofia muscolare di Duchenne (DMD), una malattia non ancora curata che provoca devastanti indebolimento e perdita muscolare. Le molecole testate dal team della Perelman School of Medicine dell’Università della Pennsylvania hanno facilitato la repressione di un gene specifico, l’utrofina, nelle cellule muscolari del topo, consentendo all’organismo di produrre più proteine utrofine, che possono essere assorbite per la distrofina, una proteina la cui assenza causa DMD. L’introduzione della distrofina attraverso la terapia genica è una sfida per due motivi principali: in primo luogo, il gene della distrofina è estremamente grande. Richiede un ampio ridimensionamento e la conversione in una micro-distrofina per adattarsi ai vettori virali associati ad Adenovirus (AAVs) utilizzati clinicamente per la terapia genica. La seconda sfida è il sistema immunitario. Poiché il corpo del paziente non ha mai prodotto distrofina, interpreta la nuova proteina della micro-distrofina come un invasore, il che può portare a eventi avversi e annullare qualsiasi beneficio. I ricercatori stanno usando un approccio che tenta di aumentare i livelli di utrofina nel corpo perché ha caratteristiche funzionali e una struttura genetica simile alla distrofina.
Poiché il corpo già la produce, il sistema immunitario riconosce le proteine come proprie del corpo e non attacca né le cellule che la producono, anche se sovraespresse. Ci sono stati altri tentativi di usare l’utrofina come sostituto della distrofina usando famaci, ma quei metodi si sono concentrati sull’aumento dell’utrofina attraverso l’attivazione del “promotore”, la parte di un gene che avvia il processo della sua espressione. Usando la metafora del tentativo di spostare un’auto, questo approccio è come premere il pedale del gas. Tuttavia, ci sono anche meccanismi all’interno del corpo che limitano l’espressione delle proteine. Rende semplicemente stimolare una maggiore produzione di utrofina simile alla pressione del pedale del gas di un veicolo mentre il freno è inserito: potrebbe esserci qualche movimento, ma non molto. Khurana e il suo team, tra cui il primo autore Emanuele Loro, PhD, ricercatore associato in Fisiologia presso Penn Medicine, hanno deciso di provare un approccio simile al rilascio del freno di stazionamento. Pensavano che sopraffacendo la repressione con molecole opportune, il corpo produrrebbe naturalmente più utrofina che stava già producendo. Il processo viene definito “upregulation” e speravano che potesse coprire la distrofina mancante.
I ricercatori hanno testato una “biblioteca molecolare” (database) di diverse piccole molecole in un saggio cellulare di utrofina che hanno sviluppato. Attraverso questo, hanno trovato 27 “successi” promettenti. Dopo aver classificato la loro efficacia usando un algoritmo che hanno sviluppato chiamato Hit to Lead Prioritization Score (H2LPS), 10 molecole sono state ampiamente testate nelle linee cellulari muscolari. La tricostatina A (TSA), la molecola con il punteggio più alto è stata testata in un modello murino di distrofia muscolare, in cui ha portato a miglioramenti significativi nella struttura e nella funzione muscolare. LA TSA è una molecola naturale che inibisce le istone deacetilasi (HDACs), enzimi nucleari che rimodellano la struttura della cromatina. In particolare, la HDAC 1 e 2 sono le più coinvolte in questo fenomeno. È interessante altresì riferire che le prime 10 molecole dello screening sono molecole che inibiscono proprio le HDACs. Il secondo “hit” più potente è risultato il farmaco AR-42, sperimentale per la cachessia indotta dal cancro, che ha fatto aumentare i livelli di utrofina di quasi due volte e mezzo. La terza, la quarta e la quinta molecola in ordine di efficacia sono stati pracinostat, givinostat ed abexinostat, che sono tre farmaci sperimentali per la cura dei tumori.
Il givinostat è stato recentemente provato avere un effetto migliorante nella DMD, riducendo l’infiammazione e la fibrosi delle fibre muscolari, e al tempo stesso promuovendo la rigenerazione muscolare nel modello sperimentale chiamato Mdx. Con le molecole che hanno identificato, il team ritiene di aver trovato potenziali modi di sviluppare terapie per curare i pazienti con DMD. Tejvir Khurana, MD, PhD, autore senior dello studio e professore di Fisiologia e membro del Pennsylvania Muscle Institute, ha concluso: “Stiamo cercando di trovare terapie che ripristinino la funzione muscolare di un paziente senza ricorrere alla terapia genica. L’aumento dell’utrofina è uno dei principali obiettivi della ricerca sulla distrofia muscolare. Mentre, idealmente, sostituiremmo la distrofina mancante nei pazienti, ci sono una serie di problemi tecnici e immunologici associati a questo approccio. I prossimi passi saranno fare più proiezioni per identificare nuovi “hits” usando librerie chimiche diverse”.
- A cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.
Pubblicazioni scientifiche
Loro E et al., Khurana TS. Sci Rep 2020 Feb 7; 10(1):2132.
Song Y, Morales L et al. Nat Med. 2019 Oct; 25(10):1505-11.
Mishra MK, Loro E et al. PLoS One. 2017; 12(10):e0182676.
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