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20 Gennaio 2003
Sviluppo di una strategia di terapia genica per il ristabilimento della produzione della proteina SMN: implicazioni per la cura dell’Atrofia Muscolare Spinale
di Christine J. DiDonato, Robin J. Parks and Rashi Kothary,
Ottawa Health Research Institute e The University of Ottawa Center for Neuromuscular Disease, Ottawa, Ontario
Abstract:
L’Atrofia Muscolare Spinale (SMA) è una malattia caratterizzata da una degenerazione del motoneurone e si manifesta nei pazienti con debolezza muscolare e con paralisi che conducono alla fine alla morte. Attualmente non c’è ancora una cura per questa malattia. Come primo passo verso lo sviluppo di una cura per la SMA stiamo esaminando se sia possibile che il trasferimento del gene che codifica la proteina SMN (Survival Motor Neuron) a linee di cellule di fibroblasti primari prelevate da malati di SMA porti ad un ristabilimento dei nuclei colorati, detti gemme che sono assenti nei malati con SMA acuta. Utilizzando come mezzo per il trasferimento del gene un adenovirus, dimostriamo che l’SMN può essere prodotto nei fibroblasti del paziente, e ciò porta ad una ricomparsa delle gemme nucleari, che si pensa siano importanti per la salvezza del fenotipo della SMA.
Il numero delle gemme su ogni cellula è uguale o maggiore di quello riscontrato nei fibroblasti di individui sani. Per di più, la produzione ectopica (N.d.T.: ectopico = fuori dal suo luogo naturale) della proteina SMN ha causato una rilocazione verso le gemme del Gemin2, una proteina che interagisce con l’SMN. Complessivamente, questo lavoro è la prima dimostrazione della fattibilità del trasferimento del gene SMN attraverso un virus per ristabilire livelli normali di proteina ed è incoraggiante per una terapia genica per la SMA, una terapia potenziale di lungo termine per questo devastante malattia dell’infanzia.
(L’articolo completo è disponibile in: http://www.humangenetherapy.com/hgt/)
L’ARTICOLO SCIENTIFICO SPIEGATO ALLE FAMIGLIE DAGLI AUTORI
Progressi della terapia genica come possibile cura della SMA
di Christine DiDonato, Robin Parks e Rashmi Kothary
La debolezza muscolare e la paralisi di cui soffrono i malati di SMA è dovuta ad una ridotta quantità di una proteina essenziale per la corretta funzione e per il mantenimento del muscolo e dei nervi. Questa proteina cruciale è sintetizzata da un gene denominato sopravvivenza del moto neurone (Survival Motor Neuron - SMN). A causa di un evento recente nello sviluppo della razza umana, ognuno di noi ha due geni SMN quasi identici (SMN1 e SMN2). SMN1 produce soprattutto un transcritto RNA che può essere usato per produrre quantità abbondanti di proteina SMN. L’SMN2, invece, produce due specie del RNA: piccole quantità di un transcritto RNA completo (che è uguale a quello prodotto dall’ SMN1) e quantità abbondanti di un transcritto RNA più breve.
Tutti i malati SMA sono privi della copia funzionale del gene SMN1 ma mantengono almeno una copia del gene SMN2 che è capace di produrre una piccola quantità di proteina SMN. Questa piccola quantità di proteina sembra essere sufficiente per tutti i tipi di cellule tranne che per le cellule del motoneurone all'interno del midollo spinale; da questo dipende il fatto che i nervi che controllano i movimenti volontari degenerano e muoiono. Gli studi precedenti di correlazione genotipo-fenotipo sull’SMN2 e di complementazione genetica nei topi carenti di SMN hanno indicato che la severità della SMA è temperata dal livello di SMN endogeno. Perciò, i metodi che mirano ad aumentare i livelli intracellulari di proteina SMN sono potenziali strategie di trattamento per la SMA.
Come mezzo per aumentare i livelli intracellulari di SMN stiamo studiando il potenziale costituito dalla terapia di sostituzione del gene SMN. Il nostro lavoro, DiDonato ed altri (2003), pubblicato sul numero del 20 gennaio 2003 della rivista Human Gene Therapy è il primo passo di questo processo. Anche se i motoneuroni sono il bersaglio finale della terapia, abbiamo verificato la possibilità di rimpiazzare il gene SMN in cellule della pelle (fibroblasti) derivate dai pazienti ammalati di SMA di tipo I. Abbiamo scelto queste cellule perché sono relativamente facili da coltivare (far riprodurre), hanno bassi livelli di SMN e difettano di una struttura nel nucleo che chiamiamo "gemme". Queste "gemme" nucleari sono ricche di SMN e altri tipi di RNA che procedono le proteine. Quando l’SMN è presente a livelli elevati all'interno della cellula, le strutture della gemma sono in grado di formarsi. Le normali cellule della pelle contengono le gemme (indicate dalle frecce bianche qui sotto), mentre le cellule dei pazienti SMA tipo I hanno un numero notevolmente ridotto di gemme o neanche uno.
Abbiamo usato questa caratteristica per valutare il potenziale di trasferimento del gene SMN alle cellule epiteliali dei pazienti SMA. I nostri risultati dimostrano che l’SMN può essere espresso efficientemente da un vettore virale e che la proteina SMN ricombinante può interagire con altre proteine intracellulari. Quando abbiamo trasdotto (N.d.T: trasdurre = “trasferire materiale genetico fra due cellule con un virus”) le cellule dei pazienti con il nostro vettore adenovirus contenente SMN, siamo stati in grado di aumentare i livelli intracellulari di SMN e far ricomparire le gemme nelle cellule dei pazienti SMA di tipo I (si veda la foto qui sotto; cellula trasdotta sopra e cellule non trattate sotto). Inoltre, quando l’SMN si è rilocalizzato verso le gemme, ciò ha causato la rilocazione verso queste strutture anche di altre proteine associate.
In base ai nostri risultati, crediamo che una strategia terapeutica di trattamento basata sul trasferimento del gene SMN possa essere efficace. Tuttavia, siamo solo all’inizio nel processo di determinazione del potenziale di questa strategia di trattamento. Il nostro passo successivo sarà quello di fare un test in vivo. In questo caso, trasporteremo la nostra costruzione adenovirale contenente SMN ai modelli murini della SMA. In tal modo, verificheremo se fornendo SMN si possono correggere i difetti patologici che derivano dai bassi livelli intracellulari di SMN, cioè se i motoneuroni ed i muscoli scheletrici possono essere salvati. Inoltre dobbiamo tener conto del fatto che per curare i pazienti di SMA è necessario che la produzione di SMN duri (continui) per tutta la vita dei pazienti. Per risolvere questo problema, stiamo provando a sviluppare un adenovirus privo di tutte le sequenze di codifica virale e contenente l'intero locus genomico del gene SMN1. È già stato dimostrato che simili tipi di vettori sono in grado di fornire per tutta la vita del paziente l'espressione del transgene, migliorando la patologia della malattia in modelli murini di altre malattie dell’uomo.
Concludendo, il lavoro presentato da DiDonato ed altri (2003) su Human Gene Therapy dimostra la fattibilità del trasferimento del gene SMN. Invitiamo altri ricercatori ad unirsi al nostro lavoro ed usare altri metodi per il trasferimento dell’SMN (sia virali che non virali) a modelli animali della SMA. Così facendo sarà possibile creare una vasta base di conoscenza che ci permetterà di procedere per trovare il trattamento migliore di terapia genetica per i pazienti SMA. Questo è molto importante poiché una strategia generale di trattamento della SMA potrà richiedere un intervento sia farmacologico che genetico.
(Articolo tratto da Famiglie SMA http://www.fsma.org - Libera traduzione di Paolo Rosa)
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