Cronistoria della SMA
1891
Werding e Hoffmann distinguono per primi l’atrofia muscolare spinale dalla distrofia muscolare progressiva e ne descrivono un quadro clinico indipendente.
1950
Brandt descrive la forma intermedia della SMA.
1956
Kugelberg e Welander descrivono un’ulteriore forma di SMA, la tipo III.
1971
Emery classifica le atrofie muscolari spinali.
1978
Pearn pubblica una serie di articoli, considerati la più importante e moderna documentazione delle caratteristiche cliniche, epidemiologiche e genetiche sulla SMA. Egli dichiara che questa malattia non è così poco comune e si presenta con una incidenza di circa 4 individui ogni 100.000 e che è la causa genetica più comune di morte neonatale.
1990
Il gene per la SMA I - la forma più seria della malattia - è stato localizzato nella regione cromosomica sopra indicata. Subito dopo anche la forma intermedia e quella lieve sono state mappate nella stessa regione, suggerendo che si trattasse di un'unica patologia con diversi livelli di gravità. Tre sono stati quindi i geni identificati e caratterizzati: l'SMN (Survival Motor Neuron), il NAIP (Neuronal Apoptosis Inhibitory Protein) e il gene p44.
1995
Lefebvre dimostra che il gene SMN è responsabile della SMA. Questo gene mappa sul cromosoma 5q13 e la sua delezione in omozigosi causa la malattia. Il gene SMN codifica per l'omonima proteina ed è presente in duplice copia: una centromerica (cioè situata a grande linee verso il centro del cromosoma) e una telomerica (all'estremità del cromosoma), le quali differiscono tra di loro solo per cinque aminoacidi. E' esclusivamente la delezione della copia telomerica (SMN1) a determinare la malattia: la copia centromerica (SMN2) è stata infatti riscontrata deleta in svariati soggetti clinicamente ed elettrofisiologicamente del tutto sani.
1996
I geni SMN1 e SMN2 verranno distinti attraverso una sequenza differente. In quasi tutti i pazienti con SMA si nota una perdita accertata dell’esone 7. La proteina SMN viene individuata in una struttura all’interno del citoplasma e all’interno del nucleo cellulare. La struttura di queste proteine viene chiamata “gems” ed era fino a quel momento sconosciuta. Le gems sono in stretta connessione con le altre strutture e giocano un ruolo importante nel metabolismo dell’RNA. I pazienti con la SMA II hanno verosimilmente un cromosoma con una grande delezione e l’altro cromosoma con una delezione più piccola. I pazienti con la SMA I hanno entrambi i cromosomi con una grande delezione.
1997
Si scopre che, come nei topi, anche nell’uomo il gene SMN si trova nel cromosoma 5. I topi hanno solo un gene SMN; l’SMN2 nei topi non esisteva. La proteina SMN viene prodotta tanto dal gene SMN1 quanto dal gene SMN2. La quantità delle gems (struttura della proteina dell’SMN) nella SMA I è ridotta, di conseguenza meno gems vengono prodotte e più grave è la malattia. La proteina SMN viene prodotta in tutti i tessuti degli organi, in grandi quantità tuttavia, solo nel cervello, nei reni e nel fegato. Nei pazienti affetti da SMA la proteina viene prodotta nel midollo spinale 100 volte in meno rispetto alla norma.
Inoltre si scopre che nei ratti c’è il gene sano simile a quello umano e lo stesso anno si scopre che è possibile diagnosticare un portatore di malattia. Le proteine SMN1 e SMN2 sono quasi identiche e possono differenziarsi solo attraverso pochi scambi di base tra esone 7 ed esone 8. L’esone 7 manca nel 95% dei casi, a causa di una delezione del gene SMN1, o una conversione di geni da SMN1 a SMN2, ma una perdita dell’SMN2 non porta alla SMA. Tuttavia una diminuzione del numero di copie dell’SMN2 (può succedere durante una conversione di geni) è sufficiente a causare una forma più lieve di SMA. La SMA può essere generata attraverso un unico scambio di basi: in questo scambio avviene una trasformazione del comportamento della struttura proteica.
1999
Tutti iniziano a conoscere le cause della malattia: si trasmette attraverso una transizione da C a T sulla posizione 280 in esone 7. Basandosi su ciò, l’SMN2 non è nella posizione per assumere completamente il compito del gene imperfetto SMN1; il sopra descritto scambio di basi fa sì che nella riproduzione l’esone 7 quasi sempre, venga eliminato. Il gruppo di lavoro di Brunhilde Wirth a Bonn ha scoperto un fattore che fa sì che il comportamento dei geni SMN2 si trasformi in maniera tale da poter assumere il compito o la funzione dei geni “difettosi” di tipo SMN1. La perdita dell’esone 7 non avviene. Al momento tuttavia tutte queste teorie funzionano solo nel modello cellulare.
31 gennaio 2000
I ricercatori riproducono la SMA in modelli murini e dimostrano che la malattia può essere corretta aumentando la quantità di proteina SMN2. Essa infatti può ridurre gli effetti di questa devastante malattia.
22 Marzo 2000
I ricercatori del French National Institute of Health and Medical Research (INSERM) guidati da J. Melki annunciano la creazione di un modello murino per la SMA portante una delezione dell’esone 7 nel gene SMN. Tramite sofisticate strategie questa mutazione viene diretta ai neuroni, mentre gli altri tipi cellulari rimangono intatti. Questo topo consentirà il proseguimento degli studi sulla SMA a livello molecolare. Sarà inoltre usato per identificare e testare strategie terapeutiche e l’efficacia di nuovi composti.
Agosto 2000
Uno studio di Lorson, Wirth e altri (Boston) ha individuato il fattore capace di indurre il gene SMN2 a produrre una maggiore quantità di proteina SMN intatta. Esso è stato chiamato Htra2-beta 1 e consente un corretto legame (splicing) tra esoni e introni (cioè tra parti lette e non lette del DNA) che è la base per la costruzione di una proteina intatta e funzionante. In effetti si tratta di una proteina normalmente presente nel corpo umano, ma per avere l'effetto desiderato nella SMA, se ne deve aumentare la produzione. Tutti questi studi sono stati effettuati su cellule coltivate in laboratorio e quindi non sono di immediata applicazione sull'uomo.
Novembre 2000
I ricercatori del Johns Hopkins annunciano il ripristino del movimento dei roditori paralizzati tramite l’iniezione di cellule staminali nel fluido spinale degli animali: “Questa ricerca potrebbe portare a migliorare le cure nei pazienti con patologia del motoneurone, come la SMA.” Jeffrey Rothstein, M.D., PhD.
Dicembre 2000
Aurora ha iniziato a vagliare farmaci utilizzando vari sistemi ed ha identificato dei composti che apparentemente incrementano la quantità di SMN. Questi sono i primi risultati che necessitano di ulteriori approfondimenti.
Maggio 2001
Uno studio statunitense condotto da G. Dreyfuss (Università della Pennsylvania) su linee di cellule in coltura ha dimostrato che l'attività della proteina SMN è legata a due vitamine, il folato e la vitamina B12. Ciò suggerisce che livelli insufficienti di queste sostanze potrebbero amplificare gli effetti dovuti al deficit di SMN, accelerando il decorso della malattia. Secondo Dreyfuss, quindi, l'assunzione di folato e vitamina B12 come integratori nutrizionali potrebbe limitare la debolezza e i danni muscolari.
Novembre 2001
Vengono pubblicate informazioni sulle ricerche condotte in Taiwan riguardo il potenziale uso del sodio butirrato per il trattamento della SMA. Questo farmaco è stato somministrato a topi affetti da SMA II (questi topi normalmente sopravvivono circa venticinque giorni dopo la nascita) e la loro vita è stata prolungata di quattro-cinque giorni. Inoltre è stato dato a femmine di topo gravide (che si sapeva avrebbero generato topi malati), ottenendo una riduzione dei nati affetti da SMA severe e in generale una minore gravità del quadro clinico dei topi affetti da SMA.
Sebbene il sodio butirrato sia già impiegato ad esempio nella terapia dell'anemia a cellule falciformi (Sickle-Cells Anemia) e non abbia dato particolari effetti collaterali, andrebbero messe a punto le condizioni di somministrazione. Bisogna cioè vedere quali dosi sono necessarie e con quale frequenza andrebbero somministrate, per capire gli eventuali effetti collaterali importanti del farmaco.
Maggio 2002
E’ stato trovato un trattamento per ripristinare i livelli di SMN2 nelle cellule di pazienti con SMA di tipo 1. E’ chiamato Aclarubicina.
22 Gennaio 2003
Studi di ricercatori canadesi potrebbero portare ad una nuova terapia per la cura della SMA. Ricercatori dell’Ottawa Health Research Institute hanno realizzato una terapia genica che potrebbe portare al primo effettivo trattamento della SMA. La SMA distrugge le cellule nervose che controllano i movimenti dei muscoli. La malattia colpisce un bambino su 6000. La SMA è normalmente diagnosticata in bambini al di sotto dei 18 mesi, ma certe forme della malattia possono apparire più tardi nel corso della vita. I bambini nati con la malattia normalmente muoiono di paralisi e complicazioni respiratorie prima del secondo anno di età. La SMA è causata dalla mutazione di un gene che produce una proteina essenziale chiamata MotoNeurone di Sopravvivenza (SMN). Senza una sufficiente quantità di questa proteina le cellule nervose che controllano i muscoli e la respirazione degenerano e muoiono. “I bambini nati con la forma più grave della malattia non saranno mai capaci di assumere la posizione seduta. Essi appaiono flosci e non possono mostrare nessuna espressione del viso perché i nervi cranici che controllano il sorriso potrebbero essere interessati.” Dice la Dr.ssa Christine DiDonato, ricercatrice presso il OHRI (Ottawa Health Research Institute). In uno studio pubblicato su Human Gene Therapy, la Dr.ssa DiDonato con il virologo Dr. Robin Parks e con il biologo molecolare Dr. Rashmi Kothary, entrambi scienziati dell’OHRI e professori presso l’università di Ottawa, hanno usato adenovirus inattivato, un virus innocuo, per trasferire una copia sana del gene SMN1 nelle cellule umane. Il gruppo ha usato cellule epiteliali prelevate da pazienti con atrofia muscolare spinale poiché esse crescono più facilmente dei motoneuroni e mostrano gli stessi effetti della SMA. Le cellule umane sane contengono piccole strutture cellulari chiamate “gems”, aree ricche di proteina SMN. Le cellule di persone affette da SMA contengono poche “gems” o addirittura nessuna. La Dr.ssa DiDonato e i suoi collaboratori hanno dimostrato che infettando delle cellule con un adenovirus contenente il gene SMN1, aumentavano le “gems”. Il passaggio successivo è di utilizzare gli animali come cavie. Il gruppo di ricerca è stato finanziato dal Canadian Institutes for Health Resaerch, la Muscular Dystrophy Association e Families of Spinal Muscular Atrophy.
27 giugno 2003
Le cellule staminali possono essere d’aiuto per la ALS e per la SMA in modo inaspettato. Secondo un recente studio le cellule staminali umane possono parzialmente rendere reversibile la paralisi causata da patologie neurologiche nei topi, apparentemente senza produzione di nuove cellule nervose. La ricerca dà la speranza che la terapia con cellule staminali possa un giorno essere utilizzata nelle paralisi umane come la sclerosi laterale amiotrofica (ALS) e l’atrofia muscolare spinale (SMA).
Un gruppo guidato da Jeffrey Rothstein, codirettore della Muscular Dystrophy Association’s ALS Center del Johns Hopkins University di Baltimora, iniziò a comunicare i risultati degli esperimenti condotti in un convegno del 2000. A quell’epoca si pensava che le cellule staminali – cellule in grado di ricostruire tessuti come quello nervoso e muscolare – potessero rimpiazzare le cellule perse a causa della malattia, ma ora sembra sia meglio riparare le cellule danneggiate. Rothstein e il suo gruppo ha iniettato cellule germinali primordiali umane (che possono differenziarsi in qualsiasi cellula nel corpo) nella spina dorsale di topi infettati con Sindbis virus. Il virus è innocuo per gli umani, ma uccide i motoneuroni connessi ai muscoli degli arti posteriori dei topi. Dopo 12 settimane i topi trattati avevano recuperato qualche movimento, e i loro arti posteriori erano più forti del 40% rispetto ai topi che avevano ricevuto false iniezioni senza cellule staminali. Esaminando la spina dorsale dei topi, i ricercatori hanno trovato che molte delle cellule iniettate si erano stabilite in quella zona, ma sorprendentemente alcune cellule erano diventate motoneuroni. Ulteriori esperimenti hanno dimostrato che le cellule staminali trasformandosi rilasciano il fattore di crescita alpha (TGF-alpha) e un fattore neurotrofico derivante dal cervello (BDNF) – proteine che aumentano la sopravvivenza e la crescita neuronale – e che bloccando queste proteine si eliminavano gli effetti benefici delle cellule staminali. Ci vorranno ancora alcuni anni prima di poter sperimentare sull’uomo questa terapia con le cellule staminali per la ALS e la SMA. Ma intanto sono iniziati delle prove sulle scimmie e su topi geneticamente modificati per il gene SOD1, gene legato al 2% dei casi di ALS.
9 agosto 2003
L’Institute of Human Genetics University di Colonia, ha confermato che l’acido valproico (VPA) è un importante farmaco che ripristina lo splicing dell’esone 7 del gene SMN2 e attiva la trascrizione della proteina SMN2.
Anche un'altra sostanza, il fenilbutirrato, sembra dare gli stessi risultati sia in vitro che in vivo: gli studi della dr.ssa Brahe presso l'Università Cattolica di Roma dimostrano che questo farmaco è in grado di modulare l'espressione dei geni SMN2 e di incrementare in maniera significativa la sintesi di trascritti completi
Novembre 2003
Presso l'Università degli Studi "Tor Vergata" di Roma il prof. Novelli mette a punto la tecnica SFHR (Small Fragment Homologous Replacement) che utilizza frammenti di DNA sintetizzati in vitro che, una volta introdotti nella cellula, sono in grado di effettuare la sostituzione omologa "mirata" unicamente al genere di interesse, senza l'utilizzo di sequenze virali. Questo approccio terapeutico si è mostrato in grado di ripristinare in cellule staminali murine livelli fisiologici di proteina SMN funzionale paragonabili a quelli presenti in cellule normali. Le cellule staminali embrionali derivano dal topo knockout SMA sviluppato dal prof. Arthur Burghes (Ohio, Stati Uniti): questo modello murino transgenico è privo delle copie del gene SMN murino, mentre contiene nel suo genoma due copie del gene SMN2 umano.
Febbraio 2004
Presso l'ospedale San Raffaele di Milano il prof. Vescovi ha dimostrato che le cellule staminali neurali multipotenti sia in grado di moltiplicarsi in uno stato indifferenziato e a dare origine a progenitori uni e bipotenti che rispondono al fattore di crescita dei fibroblasti FGF2, e in generano sia glia che neuroni elettrofisiologicamente attivi. Questa capacità differenziativa rimane stabile nel tempo nel modello murino.
23 giugno 2006
Il dott. Doug Kerr del Johns Hopkins Hospital, Baltimora riesce a ripristinare i movimenti negli arti inferiori di alcuni topi paralizzati attraverso un'iniezione di cellule staminali prelevate da embrioni degli stessi animali.
Questa tecnica ha utilizzato un composto di fattori di crescita per indurre cellule embrionali di topo a svilupparsi in motoneuroni una volta iniettate nel midollo spinale. È stato osservato che la migrazione sembra essere stimolata da qualcosa legato alla morte cellulare. Infatti se le cellule vengono iniettate in topi normali non si verifica alcuna migrazione verso il midollo spinale.
Febbraio 2007
Gli scienziati italiani dei laboratori di Giorgio Battaglia (Besta) ed Enrico Garattini (Mario Negri) hanno infatti scoperto una proteina mai descritta prima d’ora che è stata battezzata ’a-SMN’. Questa proteina sintetizzata dal gene SMN1, lo stesso gene che produce la proteina FL-SMN la cui assenza sembra provochi la morte selettiva dei motoneuroni.
La proteina a-SMN è localizzata negli assoni dei motoneuroni e sembra che stimoli la loro crescita.
Queste sono solo alcune delle innumerevoli scoperte riguardo l'atrofia muscolare spinale.
Grazie a tutti questi studi la ricerca scientifica è cresciuta in modo esponenziale sia nel settore farmacologico che in quello delle cellule staminali e della terapia genica. Ogni giorno viene aggiunto un nuovo tassello nella conoscenza della SMA che ci porterà, speriamo al più presto, ad una cura.
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