Uno studio condotto sui topi propone una nuova strategia per la sindrome di Rett: intervenire sull’RNA del gene MECP2 per aumentare in modo controllato la proteina mancante
La sindrome di Rett è una di quelle malattie di cui sono note le cause, ma che pongono comunque sfide sostanziali alla ricerca, soprattutto per quanto riguarda una terapia. Ne avevamo parlato qui: si tratta di una condizione rara dovuta a mutazioni a uno specifico gene, MECP2, che interessa in larga maggioranza le femmine. La sintomatologia può variare, anche per gravità, ma in linea generale è caratterizzata da uno sviluppo normale nei primi mesi di vita, seguiti da un periodo di regressione in cui le bambine perdono le abilità cognitive e motorie acquisite fino a quel momento – un aspetto che rende la sindrome di Rett anche particolarmente dolorosa per i familiari.
Per questa condizione non c’è una cura risolutiva. Oggi esiste un unico trattamento approvato negli Stati Uniti. Nell’Unione europea, proprio di recente, la European Medicines Agency, l’ente regolatorio per i farmaci, non ha dato parere favorevole per l’autorizzazione al commercio. La ricerca per un trattamento efficace è comunque attiva, sebbene reso più difficile (anche dal punto di vista economico), dalla rarità della patologia. In particolare, sono in corso alcuni trial clinici per la terapia genica e studi sulle possibilità aperte dall’editing del genoma: in sostanza, per correggere il problema genetico alla radice, introducendo il gene corretto o modificandolo direttamente sul DNA della paziente.
Ora un nuovo studio, condotto nei topi e da poco pubblicato su Science Translational Medicine, apre anche un’altra opzione: lavorare a livello dell’RNA messaggero (mRNA), cioè sul trascritto che dal gene porta alla produzione della proteina che risulta alterata nella sindrome di Rett.
MECP2, né troppa né troppo poca
Un aspetto importante della sindrome di Rett messo in luce dagli studi sui topi nel corso degli anni è che, se i livelli della proteina MECP2 vengono ripristinati, molti sintomi migliorano. Ma la dose è importante: quando insufficiente si presenta appunto la sindrome di Rett; quando troppo abbondante, si può presentare un’altra grave patologia neurologica, detta MECP2 duplication syndrome.
Si tratta di un elemento particolarmente importante da considerare nello studio di una terapia per la sindrome di Rett. Infatti, il gene MECP2 è localizzato sul cromosoma X. Le femmine hanno due copie di questo cromosoma, di cui una inattivata: di conseguenza, è fondamentale assicurarsi che eventuali strategie per ripristinare la proteina non ne determinino un’eccessiva quantità nelle cellule che non portano la mutazione e dunque la producono normalmente. Le terapie geniche in fase di studio cercano di limitare questo rischio ma allo stesso tempo gli studi condotti (su primati non umani) finora mostrano che la proteina viene prodotta solo in aree limitate, in prossimità del sito in cui è stata inoculata la terapia. Serve, dunque, garantire una maggior diffusione del gene MECP2, la cui proteina è necessaria per tutto il cervello, senza il rischio che i livelli risultino eccessivi.
Puntare allo splicing alternativo
È da questo presupposto che parte il nuovo studio. Il gruppo di ricerca si è concentrato su un meccanismo detto splicing alternativo, un processo fisiologico in cui uno stesso mRNA può essere modificato in modi diversi per dare forme simili della stessa proteina, dette isoforme. È un po’ come tagliare e cucire l’mRNA in modi differenti, ottenendo sempre lo stesso prodotto ma con leggere differenze tra un pezzo e l’altro.
Nel caso dell’mRNA per la proteina MECP2, lo splicing alternativo produce due isoforme. La E1 è molto più efficiente, cioè permette di produrre più proteina; la E2 produce meno proteina e non è essenziale nel cervello dopo la nascita. L’unica differenza tra le due è un pezzetto aggiuntivo, detto esone, che è presente nella forma E2 ma non nella E1.
Da qui l’idea del gruppo di ricerca: cercare di convertire l’isoforma E2 in E1 saltando quello specifico esone durante il processo di splicing. In questo modo si potrebbe aumentare la produzione di proteina, ma senza aggiungere copie del gene (come fa la terapia genica).
Gli effetti su topi e cellule
Il gruppo di ricerca ha quindi creato un modello di topo geneticamente modificato in modo da produrre la sola isoforma E1 della proteina. In questo modo è stato possibile verificare innanzitutto l’aumento significativo di proteina MECP2 nel cervello, e quindi gli effetti comportamentali: per quanto riguarda questi ultimi, i topi hanno mostrato un lieve aumento dell’ansia, ma nessun deficit in termini di locomozione, apprendimento o memoria, un’osservazione che permette di ritenere ben tollerabili gli aumenti di questa isoforma.
Il gruppo di ricerca ha poi verificato cosa questa strategia determina nelle cellule umane. Ha usato neuroni derivati da particolari cellule pluripotenti e di due tipi, ciascuno con una mutazione responsabile di sindrome di Rett, e modificati con strategie di editing genetico per eliminare l’esone “di troppo”. Anche se a seconda della mutazione varia la quantità di proteina prodotta, in entrambi i casi se ne è registrato un aumento.
Infine, la domanda: ma questa strategia si può effettivamente attuare, dal punto di vista farmacologico? Per rispondere, il gruppo di ricerca ha usato una molecola detta morfolino antisenso che, in breve, permette di “nascondere” l’esone da tagliare, tentandolo sia su colture cellulari sia sui topi. E la risposta è che sì, aumentano i livelli di proteina – e questo senza che sia necessario modificare il DNA, ma anche solo con la somministrazione di una molecola terapeutica.
Questo approccio potrebbe risultare particolarmente utile nei casi in cui la mutazione del gene MECP2 produce una proteina ancora parzialmente funzionante (ipomorfica): aumentando la quantità di questa proteina, anche se meno efficiente, si potrebbe compensare almeno in parte la riduzione della sua attività. La strategia, quindi, sarebbe applicabile solo a una parte, comunque significativa, delle pazienti con sindrome di Rett, quelle in cui il gene produce ancora una proteina con funzione residua.
Nuovi approcci terapeutici
«Questo lavoro testimonia in modo efficace come la ricerca, anche per malattie complesse come la sindrome di Rett, sia cambiata e avanzata. Anche nell’uso di animali, la cui necessità è molto minore anche rispetto a soli cinque anni fa», commenta Nicoletta Landsberger, professoressa all’Università di Milano e coordinatrice dell’Unità di ricerca Rett Syndrome and Neurodevelopmental Disorsers del San Raffaele, non coinvolta nello studio. «I topi sono ancora essenziali per le informazioni su sistemi complessi, come appunto il cervello, per verificare gli effetti sul comportamento e per validare l’efficacia di un trattamento terapeutico. Ma gran parte delle evidenze sperimentali di questo studio vengono da cellule umane in coltura».
Intanto, questa strategia basata su approcci differenti non è un passo avanti solo in termini di 3R ma anche per la sua capacità di proporre nuovi approcci terapeutici. «Anche se non possiamo ancora dire quanto manca al giorno in cui saranno disponibili più terapie per ridurre le sofferenze delle tante famiglie colpite da sindrome di Rett, la ricerca, come evidenzia anche questo studio, procede proponendo nuovi approcci terapeutici. Anche di medicina personalizzata, cioè basati sulle caratteristiche del singolo paziente, come le mutazioni specifiche che presenta», conclude Landsberger.