La Dott.ssa Patricia Musolino nella sua presentazione dal titolo “Gene therapy for rare genetic vascular disorders: a patient-driven journey in drug development” ci parla della terapia genica nelle patologie genetiche rare oggi. Il punto di partenza è sicuramente la diagnosi della malattia genetica, sebbene non sia semplice poiché, ad esempio, la diagnosi attraverso utilizzo di strumenti quali l’imaging (cioè la risonanza magnetica) potrebbe essere molto complicato.

Tuttavia, nel nostro caso, un denominatore comune è la malattia dei piccoli vasi, che è presente in tutti i fenotipi COL4A1 che riguardano l’occhio e la circolazione posteriore e anteriore del cervello.

Sono tanti i geni che governano la parete di un vaso e il COL4A1 è uno di questi, la cui mutazione porta all’alterazione della parete vascolare che impedisce il buon funzionamento neuronale con problematiche di elaborazione e rinnovamento cognitivo.

La terapia genica dovrebbe andare o nella direzione di modificare la funzione del gene mutato (attraverso la modifica dell’RNA, oppure di piccole molecole della proteina stessa) o nella direzione di modificare il gene stesso (editing genetico) agendo direttamente sul gene mutato. In generale, la terapia genica si può fare dentro il corpo, in tal caso viene chiamata in vivo, oppure si possono prendere cellule dal corpo, modificarle in laboratorio e inserirle nuovamente nel paziente da cui sono state prelevate, in tal caso viene chiamata ex vivo.

Ci sono due tipologie di virus coinvolti nella terapia genica per le malattie del sistema nervoso centrale, gli adenovirus e i lentivirus. Queste due tipologie di virus, chiamate vettori virali sono coinvolte in terapie geniche in cui circa 2.000 pazienti sono stati già trattati. Sono virus che non danno alcun tipo di malattia (ad esempio un raffreddore) ma sono utilizzati per essere trasportatori di geni.

Nel considerare una possibile terapia genica per il COL4A1 bisogna necessariamente trovar risposta a domande fondamentali affinché le autorità approvino quella determinata terapia. In particolare, risposte al “Dove trattare, quando trattare e chi trattare?”

Sul “dove” la Dott.ssa Musolino ipotizza che i pazienti con COL4A1 possano essere trattati nell’occhio, in quanto questo organo è gravemente e frequentemente colpito.

Il primo esempio di terapia genica illustrato dalla Dott.ssa Musolino in malattie associate alla sostanza bianca è di una terapia genica approvata dalla FDA. La malattia è la Adenoleucodistrofia legata all’ X, in cui il disordine cerebrale causa la degenerazione della sostanza bianca in maniera molto rapida con pazienti che diventano gravemente disabili in poco tempo.

Il caso che ha presentato la dottoressa è di un bambino di 6 anni che solo 12 mesi dopo la diagnosi ha avuto un’importante infiammazione e degenerazione cerebrale. Il gene mutato è ABCD1. Era stato ipotizzato che un trapianto di midollo osseo con cellule modificate potesse produrre cellule immunitarie normali in grado di bloccare la degenerazione. Purtroppo, il trapianto ingegnerizzato ha portato ad un fallimento della terapia. Ma dopo 25 anni di ricerca si è riusciti a capire come il trapianto possa aiutare questi bambini ma solo in una situazione di diagnosi precoce della malattia. Un trapianto di midollo con cellule modificate, tuttavia, ha dato a questi bambini un effetto collaterale di mielodisplasia (gruppo di malattie che riguardano il sistema ematopoietico), sebbene abbia determinato un risultato importante sulla degenerazione cerebrale, che viene arrestata in maniera anche rapida.

Lo standard della terapia, quindi, è il trapianto di midollo osseo da donatore compatibile ma quando non c’è questa possibilità si passa alla terapia genica, monitorando il paziente per 15 anni dopo l’infusione.

Di tre bambini in terapia genica, il primo ha sviluppato la sindrome mielodisplastica dopo 7 anni. Un tempo che permetterebbe anche di trovare un donatore compatibile per un trapianto, quando il decorso della malattia, invece, spesso non lo consentirebbe.

Un altro esempio di terapia genica per un disturbo vascolare è quello di utilizzare una correzione genica mirata attraverso enzimi. Questi enzimi provenienti dai batteri, sono noti con il nome CRISPR-Cas9, e agiscono tagliando il DNA oppure si inseriscono tra i due filamenti di DNA. Un’altra tecnica prevede invece l’utilizzo di un altro enzima che cambia la lettera mutata senza tagliare il DNA.

Secondo la Dott.ssa Musolino con il COL4A1 si potrebbe utilizzare questa tecnica per imparare a regolare la produzione della proteina COL4A1. Ma i trattamenti dovrebbero essere molto precoci e si dovrebbe arrivare all’endotelio o al muscolo liscio. I risultati di ricerca di base ancora non pubblicati mostrano che la terapia genica sulle cellule muscolari lisce delle arterie offre speranza, ma le cose nella scienza non accadono mai da un giorno ad un altro.

E’ infatti dal 2005 che il COL4A1 è stato associato per la prima volta all’emorragia perinatale.

Il sogno sarebbe quello di arrivare a usare una terapia genica non con i virus ma con nanoparticelle che danno una maggiore flessibilità sulla modalità di somministrazione.

Un’altra patologia con un fenotipo oculare, come per il COL4A1, per la quale si sta studiando una terapia genica è la ACTA2, una vasculopatia della muscolatura liscia. Se si riuscisse a trattare i bambini con ACTA2 presto, c’è speranza di avere finestre per il trattamento, in particolare quelli preventivi per un ictus. I pazienti affetti da ACTA2 subiscono, infatti, restringimenti dei vasi che non portano ad emorragia ma ad ictus ischemico. È una malattia multi-sistemica del muscolo liscio, quindi tutto ciò che nel corpo è costituito da muscolo liscio è disfunzionale. Facendo degli studi si è riuscito a trovare un modello murino con mutazione dell’arginina 179, mutazione presente anche in un paziente, che mostra il fenotipo esatto con restringimento dei vasi nel cervello, gastro paresi, pupille piccole. Questi modelli murini sono stati trattati molto precocemente con un vettore virale portante il gene non mutato e i topi che inizialmente avevano poca mobilità hanno ripreso a muoversi dopo il trattamento, in maniera indistinguibile rispetto al gruppo di controllo.

Questo effetto, inoltre, è prolungato nel tempo.

Quindi le cellule muscolari lisce possono essere un target per la terapia genica.

Ma da questo modello la Dott.ssa Musolino sta cercando di passare ad altri modelli come la pecora e il maiale per aumentare la scala e testare in sicurezza prima di arrivare all’uomo. Si sta cercando di capire, inoltre, il dosaggio.

Dati questi risultati su altre malattie e comprendendo che la patologia associata alla mutazione del gene COL4A1 è una patologia complessa e multi-sistemica, quello che la Dott.ssa Musolino sta cercando di fare in collaborazione col Dott. Gould è quello di creare un modello murino con la mutazione più comune negli esseri umani e un modello cellulare con diverse interazioni per le varie mutazioni in modo da studiarle e capire meglio la patologia per poi affrontare il percorso della terapia genica.