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LEUCODISTROFIA METACROMATICA
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CHE COSA E’ LA LEUCODISTROFIA METACROMATICA ?
La leucodistrofia metacromatica (dall’inglese Metachromatic Leukodystrophy, MLD) è una malattia genetica grave e letale, causata dalla mancanza dell’enzima arilsolfatasi A (ASA) nei lisosomi, organelli presenti in tutte le cellule dell’organismo. Tale deficit comporta un accumulo progressivo e inarrestabile di sostanze tossiche cellulari, che ha effetti devastanti sull’organismo, soprattutto a carico del cervello. I bambini affetti da questa patologia nascono sani ma gradualmente e inesorabilmente perdono le loro capacità vitali nel giro di pochi anni.
LOTTA CONTRO LA LEUCODISTROFIA
La Fondazione Brains for Brain ha avviato un Programma di ricerca per la cura della MLD della durata di due anni. Questo Programma, che vede coinvolti i maggiori esperti europei nel settore, si suddivide in 8 progetti indipendenti ma strettamente interconnessi, volti ad individuare nuovi approcci terapeutici. Queste nuove terapie si basano su:
sostituzione enzimatica, in grado di raggiungere il cervello
terapia genica
trapianto di cellule staminali ematopoietiche e neurali
terapia di riduzione del substrato
Tutte le scoperte e i successi di questo gruppo di lavoro potranno essere applicati anche ad altre malattie neurodegenerative che oggi colpiscono gli adulti con una grande incidenza, come, ad esempio, la malattia di Parkinson, il Morbo di Alzheimer, la Sclerosi Multipla e la Sclerosi Laterale Amiotrofica.
LE STRATEGIE DELLA LOTTA
LA STORIA CLINICA (PROGETTO 1)
Per tutti gli studi clinici che valutino gli sviluppi delle terapie per MLD, sono necessari dati clinici dettagliati sulla storia naturale della malattia, per capire come si evolve nel tempo. Per questo il progetto 1 prevede la formulazione di un sistema di valutazione con assegnazione di punteggio. Questo punteggio tiene conto sia delle caratteristiche degli esami per immagini radiologiche ottenute mediante risonanza magnetica (RMI), sia delle manifestazioni cliniche (funzionalità motoria grossolana e fine), sia, nel caso specifico di MLD in età giovanile, delle funzionalità di linguaggio, cognitiva e comportamentale.
Tutto questo per permettere un’attenta e dettagliata descrizione della storia clinica della MLD su scala internazionale.
MECCANISMI DELLA TERAPIA ENZIMATICA SOSTITUTIVA (PROGETTI 2, 3, 4, 5)
Studi pre-clinici effettuati in modelli animali di topi, hanno sorprendentemente dimostrato che ripetute iniezioni endovenose di dosi elevate di enzima ricombinante ASA, sono in grado di ridurre l’accumulo di sostanze tossiche nel cervello. Questo suggerisce che tale enzima sia effettivamente in grado di attraversare la BBB, anche se purtroppo non è ancora in grado di invertire il processo di neurodegenerazione. I meccanismi di questo fenomeno restano ancora sconosciuti.
Il progetto 2 approfondisce questi studi, utilizzando un modello in vitro di barriera emato-encefalica, costituito da cellule prelevate dall’endotelio del cervello di maiale, alle quali viene aggiunto l’enzima ASA per verificarne il passaggio (endocitosi) nel tempo. I risultati attesi potranno fornire importanti indizi per migliorare la somministrazione dell’enzima al cervello.
Considerando che questo progetto è basato su una sperimentazione di coltura cellulare in vitro, il progetto 3 sviluppa lo stesso tema del passaggio dell’enzima ASA attraverso la BBB, basandosi però su studi in vivo che utilizzano modelli animali di topi. Questi vengono utilizzati anche per testare l’efficacia ad oltrepassare la BBB dell’enzima ricombinante umano ASA (rhASA) associato a nanoparticelle vettoriali.
Un’altra strada allo studio per permettere all’enzima ASA di attraversare la BBB e raggiungere il cervello, è la strada paracellulare.
Il progetto 4 testa infatti la capacità di migrazione trans-cellulare, fondendo l’enzima ASA con peptidi in grado di legarsi a quelle proteine che tengono unite tra loro le cellule che formano la BBB. L'eventuale trasferimento di questo speciale enzima coniugato alle proteine attraverso la BBB, viene testato utilizzando i medesimi sistemi di coltura cellulare, in vitro ed in vivo, disponibili nei progetti 2 e 3.
Ad oggi, una delle vie più promettenti per il trasporto dell’enzima ASA attraverso la BBB, così da raggiungere il Sistema Nervoso Centrale (SNC), è quella che utilizza la nanotecnologia.
Il progetto 5 prevede un’applicazione delle tecniche nanotecnologiche da testarsi sempre con le modalità di coltura cellulare in vivo ed in vitro definita nei progetti 2 e 3: vengono infatti utilizzate nanoparticelle, cioè particelle di dimensioni variabili 1-1.000 nm (1 micron), a cui è accoppiato l’enzima ASA.
Grazie alle loro piccole dimensioni, le nanoparticelle possono “veicolare” il trasporto dell’enzima attraverso la BBB mediante endocitosi dalle cellule endoteliali che rivestono i capillari sanguigni del cervello, e probabilmente anche mediante meccanismo di trans-citosi. Le nanoparticelle per poter essere utilizzate per la consegna dei farmaci al cervello devono essere realizzate con materiale biocompatibile e rapidamente biodegradabile, al fine di evitarne una prolungata presenza nel cervello, pertanto il progetto 5 prevede anche di testare l’efficacia e la biocompatibilità di nanoparticelle costituite da materiali diversi.
Sulla base dei risultati ottenuti nei progetti 2, 3, 4 e / o 5, si valuterà anche l’opportunità di effettuare ulteriori prove di efficacia terapeutica utilizzando il modello sperimentale su topi ricavabile dal progetto 6.
SVILUPPO DI UNA TERAPIA DI RIDUZIONE DEL SUBSTRATO (PROGETTO 6)
Finora la ricerca sulla MLD non ha mai considerato lo sviluppo di terapie basate su piccole molecole.
Il progetto 6 mira, invece, proprio ad effettuare uno screening per valutare l’efficacia terapeutica di piccole molecole nell’indurre la riduzione di substrato. In particolare si valuterà la capacità di riduzione della sintesi del substrato accumulatosi in conseguenza del difetto enzimatico. Questo nuovo approccio terapeutico si basa sull’impiego di sostanze che hanno la capacità di inibire selettivamente la sintesi delle molecole che si accumulano, riducendo lo squilibrio tra sintesi e degradazione.
TRAPIANTO DI CELLULE STAMINALI NEURALI E TERAPIA GENICA (PROGETTI 7,8)
Oggetto di questi due progetti è la verifica sperimentale di una possibile applicazione clinica ad uso terapeutico delle cellule staminali cerebrali umane.
Queste cellule, una volta oltrepassata la barriera, hanno la capacità esclusiva di poter correggere i danni neurologici derivanti da deficit enzimatici di natura genetica e dai conseguenti accumuli di substrato tipici della MLD. Le cellule staminali cerebrali costituiscono pertanto una nuova e promettente strada per lo sviluppo di terapie neuro riparatrici e neuro protettive. Inizialmente, si utilizzano modelli animali ai quali vengono trapiantate cellule staminali in grado di iper-esprimere il gene per la sintesi dell’enzima ASA e poter così supplire alle carenze enzimatiche delle cellule nervose. Se i risultati di questo studio saranno soddisfacenti sarà poi possibile passare all’applicazione su uomo.
Nello specifico, il progetto 7 valuta la fattibilità del trapianto di cellule staminali neurali per MLD in un modello murino di MLD.
Il progetto 8 prevede invece l’utilizzo delle cellule staminali ematopoietiche per l’applicazione della terapia genica. Verrà abbinata anche la tecnologia di vettori lenti-virali per trasdurre efficacemente le cellule staminali in vitro e in vivo, senza compromettere le proprietà fondamentali delle cellule stesse, valutando contemporaneamente l'efficacia biologica e la sicurezza di questo nuovo approccio terapeutico.
QUANTO COSTA IL PROGETTO
Il progetto ha un costo complessivo di 850.000 Euro.
La Fondazione Brains for Brain è riuscita a raccogliere 600.000 Euro, ma ne mancano ancora 250.000 perché possa essere compiutamente realizzato.
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