Într-un studiu pilot cu un singur pacient o echipă de cercetători a reuşit să suprime expresia formelor mutante ale unei gene SLA cunoscută sub numele de C9ORF72. Cercetătorii au folosit un lanţ scurt, sintetic, de nucleotide modificate chimic, proiectate la institutul ARN Therapeutics de la UMass Chan Medical School, din Boston, SUA.
Mutaţiile genei C9ORF72 sunt cauza cea mai frecventă pentru scleroză laterală amiotrofică moştenită (SLA) şi pentru demenţa frontotemporală ereditară (FTD). Rezultatele, publicate în Nature Medicine, au potenţialul de a cataliza cercetarea către noi tratamente pentru SLA, FTD şi alte boli neurodegenerative.
Cercetătorii au folosit oligonucleotide antisens (ASO) pe care le-au injectatat în canalul spinal al pacientului, reuşind astfel să reducă semnificativ nivelul neurotoxinelor corelate cu SLA, cunoscute sub numele de proteine dipeptide repetate (DPR), din lichidul spinal al pacientului. Pe parcursul studiului scorul funcţional SLA al pacientului şi alte măsuri de impact au fost în mare parte stabile sau uşor îmbunătăţite. Pacientul, care s-a confruntat cu o slăbiciune la nivelul picioarelor înainte de tratament, nu a avut efecte neurologice sau medicale adverse de la tratament.
„În timp ce alte echipe au documentat în teste preclinice că această genă poate fi suprimată în celulele de cultură, este pentru prima dată când acest tip de tratament cu oligonucleotide antisens pentru C9ORF72 şi-a demonstrat eficacitatea la o persoană cu SLA. Rezultatele sunt foarte încurajatoare. Înseamnă că avem o abordare viabilă pentru suprimarea mutaţiilor genei C9ORF72, proteine care cauzează cele mai multe cazuri de SLA moştenită. Următorul pas este lansarea unui studiu clinic cu mai mulţi participanţi pentru a vedea dacă acest tratament poate încetini progresia bolii", a declarat dr. Robert H. Brown jr., profesor de neurologie la UMass şi autor principal al studiului.
ASO sunt oligonucleotide scurte, sintetice, mono catenare, care pot modifica ARN-ul şi pot reduce, restabili sau modifica expresia proteinelor. Tipul de ASO utilizate în această cercetare a prevenit exprimarea genelor prin legarea de ARN mesager (ARNm). Odată ce ASO se leagă de ARNm această secvenţă hibridă este vizată şi degradată de enzimele din celulă în mod natural.
Atracţia de a dezvolta un oligonucleotid antisens pentru a trata SLA şi alte boli neurodegenerative este simplitatea sa, spune dr. Jonathan Watts, profesor asociat în terapeutică ARN şi co-autor principal al studiului.
„În esenţă ASO sunt agenţi anti ARNm. Folosind secvenţa genetică pe care dorim s-o ţintim, putem proiecta o secvenţă de oligonucleotid antisens care să se lege de acel ARNm, astfel încât să-l împiedice să exprime proteina mutantă. Odată ce am stabilit cum să livrăm un ASO unui anumit tip de celulă, teoretic ar trebui să fie posibil să putem repeta procesul şi pentru alte boli neurodegenerative. Tot ce trebuie să schimbăm este secvenţa nucleotidică", explică Watts.
Oamenii de ştiinţă cred că strategia de a elimina din celule proteinele care cauzează boli ar putea opri şi chiar inversa progresia bolii. Până în prezent, patru terapii pe bază de ASO au primit aprobarea FDA - Agenţia Americană pentru Alimente şi Medicamente: trei pentru tratamentul distrofiei musculare Duchenne şi una pentru atrofia musculară spinală (AMS).
SLA este o tulburare progresivă, neurodegenerativă, care implică pierderea neuronilor motori care controlează muşchii voluntari. În jur de 10% dintre cazurile de SLA sunt moştenite de la unul dintre părinţi şi sunt cauzate de o mutaţie genetică în ADN-ul persoanei respective. Restul de 90% din cazuri apar sporadic, fără să aibă un istoric familial de boală. Se estimează că 6.000 de persoane din Statele Unite sunt diagnosticate cu SLA în fiecare an. Până în prezent nu se cunoaşte cauza pentru care neuronii motori mor în SLA, întrucât această boală neurodegenerativă implica o gamă complexă de procese celulare şi moleculare.
Mutaţiile genei C9ORF72, care a făcut obiectul studiului, reprezintă 40% din cazurile ereditare de SLA şi în jur 10% din cazurile sporadice. Aceleaşi mutaţii sunt responsabile şi pentru aproximativ 25% din cazurile ereditare de FTD. Această suprapunere într-un procent semnificativ se numără printre primele mecanisme patogene identificate care arată o legătură între SLA şi FTD şi sugerează că o strategie terapeutică similară ar putea trata ambele boli.
Pacienţii cu SLA cu mutaţia C9ORF72 au un model anormal de lung care repetă un şir de nucleotide de şase litere - GGGGCC - în secvenţa lor genetică C9ORF72. La persoanele care nu prezintă mutaţia aceste repetări apar, de obicei, de mai puţin de 20-30 de ori, faţă de persoanele care au mutaţia şi la care repetările pot apărea de sute de ori. Această secvenţă repetată interferează cu expresia normală a proteinei exprimată de C9ORF72, producând în plus neurotoxine cunoscute sub numele de proteine dipeptide repetate (DPR).
Deşi oamenii de ştiinţă cred de mult timp că reducerea expresiei unei gene mutante specifice, care dă naştere bolilor neurodegenerative, ar putea avea un beneficiu terapeutic, nu au reuşit până acum să livreze în siguranţă şi eficient agenţi sintetici - oligonucleotide, neuronilor. Dezvoltarea unor tratamente terapeutice a fost, de asemenea, îngreunată întrucât oamenii de ştiinţă aveau misiunea să elimine cu succes doar proteinele mutante, lăsând în acelaşi timp suficiente proteine funcţionale pentru ca celulele să prospere.
„Nu putem elimina toată proteina C9ORF72 din neuroni, deoarece există un risc să dăuneze celulelor. Orice potenţial tratament trebuie să fie selectiv în ţintirea genei", a spus Watts.
Pentru a reuşi ţintirea selectivă, cercetătorii au vizat două izoenzime specifice ale genei C9ORF72 care generează DPR toxice şi au identificat mai multe oligonucleotide antisens care scad nivelurile DPR. După ce au identificat ASO specifice, cercetătorii le-au modificat fundaţia pentru a le face mai sigure şi pentru a îmbunătăţi distribuţia acestora în creier şi măduva spinării. Totodată, ei s-au asigurat că, odată ajunse în creier şi măduva spinării., aceste ASO sunt stabile. Cercetătorii au determinat apoi combinaţii diferite de fosfat şi zahăr pentru fundaţia ASO, care să le permită să fie preluate în mod eficient şi în siguranţă de către celule. „Am folosit un oligonucleotid «gol», deoarece modelul de modificare chimică pe care l-am folosit nu necesită un vehicul de livrare, am putut injecta doar ASO direct în lichidul spinal", a explicat Watts.
„Acest studiu dovedeşte că terapia ASO la om poate suprima în mod eficient şi în siguranţă mutaţiile care conţin proteina C9ORF72. Mai mult, această intervenţie vizează nu numai alela mutantă ci şi transcrierile greşite şi DPR-urile generate de alela respectivă. Acesta este primul raport de supresie a C9ORF72 DPR la om.", a completat Brown.
