Istituto Auxologico e Unimi scoprono un biomarcatore specifico per monitorare le mutazioni genetiche causa di malattie neurodegenerative.

I risultati del lavoro, pubblicato su Science Translational Medicine, rappresentano un importante contributo per due malattie neurodegenerative: la sclerosi laterale amiotrofica (SLA) e la demenza frontotemporale (FTD). Questi risultati, infatti, preludono ad un possibile approccio terapeutico per i pazienti portatori di mutazione nel gene C9orf72, fornendo un biomarcatore specifico nel liquido cefalo rachidiano, sensibile ed utilizzabile per verificare l’efficacia biologica di un futuro trattamento farmacologico.

Il dipeptide poli(GP) si sta rivelando un valido biomarcatore specifico per monitorare le mutazioni genetiche causa di malattie neurodegenerative come la SLA in pazienti con mutazione C9orf72 anche asintomatici

Nell’ambito di una sinergia collaborativa con diverse Istituzioni statunitensi, l’IRCCS Istituto Auxologico Italiano di Milano, dipartimento di Fisiopatologia Medico-Chirurgica e dei Trapianti e Centro “Dino Ferrari” dell’Università degli Studi di Milano con Vincenzo Silani, Antonia Ratti, Cinzia Tiloca, Claudia Morelli, Barbara Poletti, Federica Solca in collaborazione con la U.O.C di Neurologia-Stroke Unit dell’Ospedale Maggiore di Crema diretta da Alessandro Prelle, ha largamente contribuito alla ulteriore caratterizzazione di un biomarcatore di patologia nel liquido cefalo-rachidiano (LCR).

La ricerca è stata possibile grazie al contributo del Ministero della Salute (RF-2013-02355764) ed ad un progetto della Comunità Europea (STRENGTH funded by EU Joint Programme Neurodegenerative Disease Research) ma, soprattutto, grazie ai pazienti che hanno contribuito all’arricchimento della banca biologica dell’ IRCCS Istituto Auxologico, elargendo spesso anche donazioni per la ricerca.

La ricerca di biomarcatori sierici e/o liquorali nella SLA e nella FTD ha impiegato diversi Laboratori negli anni. L’IRCCS Istituto Auxologico Italiano con l’Ospedale di Crema ha attivamente contribuito ad attivare una vasta banca di LCR, DNA e siero ottenuta dai pazienti.

Il lavoro ora pubblicato sottolinea ulteriormente la determinazione degli scienziati italiani a perseguire, dopo la definizione delle basi molecolari della SLA e FTD, un approccio terapeutico quanto più personalizzato, giovandosi di una vasta collaborazione internazionale per il conseguimento dell’obiettivo.

La SLA e l’FTD sono oggi considerate un continuum biologico-clinico. La causa più frequente delle forme sia sporadiche che familiari delle due malattie è rappresentata dalla comune mutazione del gene C9orf72 dovuta all’espansione di sei basi ripetute (GGGGCC) nel primo introne del gene.

Il gene C9orf72 con espansione delle sei basi ripetute produce per meccanismo di traduzione RAN ATG-indipendente (similmente a ciò che avviene nella SCA8 e DM1) proteine dipeptidiche denominate c9RAN (poli(GP) in particolare) che si accumulano in modo specifico solo nei tessuti cerebrali affetti.

I poli(GP): biomarcatore specifico di patologia legato alle forme genetiche C9orf72

In una precedente pubblicazione dello stesso gruppo (Su et al., Neuron 2014) i dipeptidi poli(GP) sono stati identificati e misurati anche nel LCR di pazienti SLA/FTD portatori della mutazione C9orf72 e non nel LCR di controlli sani o di pazienti non mutati in C9orf72, arrivando a definire un biomarcatore specifico di patologia legato alle forme genetiche C9orf72.

«Nel presente lavoro l’importanza delle proteine poli(GP) nel LCR viene confermata in una più larga serie di pazienti mutati in C9orf72 ed affetti da SLA, FTD ma anche da altre patologie neurodegenerative come la malattia di Alzheimer, la demenza a corpi di Lewy e in pazienti bipolari – afferma Vincenzo Silani, professore ordinario di Neurologia dell’Università degli Studi di Milano e primario di neurologia all’Auxologico di Milano. –  Il dato di straordinario rilievo è che tali dipeptidi sono stati identificati anche in familiari portatori di mutazione ma ancora asintomatici per la malattia; risultato che conferma la validità e la specificità di questo biomarcatore liquorale anche prima della espressione clinica di malattia».

Non è stata rilevata alcuna significativa associazione con età di esordio di malattia, genere (livelli inferiori sono stati rilevati nella donna), progressione di malattia o sopravvivenza. Anche la correlazione con alterazioni comportamentali non ha dato risultati significativi, nonostante valori più elevati siano stati documentati in pazienti con disturbi cognitivi.

«Sorprendentemente – prosegue Silani – i valori liquorali di poli(GP) rimangono stabili nel tempo nello stesso paziente sottoposto a diversi prelievi nel corso di 18 mesi, sottolineando ancor più l’importanza di poter utilizzare questo biomarcatore per stabilire l’efficacia di futuri approcci terapeutici specifici per le forme SLA/FTD legate al gene C9orf72».

Antonia Ratti, ricercatrice presso l’Università degli Studi di Milano, sottolinea:

«L’ulteriore contributo dello studio è rappresentato dalla dimostrazione che è possibile misurare le proteine poli(GP) anche in cellule mononucleate ottenute da sangue periferico e in linfoblasti immortalizzati da esse derivati, con il grosso vantaggio di poter determinare il biomarcatore anche nel sangue ed in modalità meno invasiva rispetto al LCR».

Potenziale valore del biomarcatore specifico poli(GP) in campo terapeutico

La dimostrazione che il biomarcatore studiato ha potenziale valore anche in campo terapeutico deriva dagli studi in vitro effettuati sia in linfoblasti ottenuti dal sangue periferico che in cellule neuronali differenziate da cellule staminali (iPSCs) di pazienti C9orf72 in cui si osserva, dopo trattamento con oligonucleotidi antisenso specifici, una significativa riduzione della proteina poli(GP) a livello intra ed extra-cellulare.

L’efficacia dell’approccio con oligonucleotidi antisenso è stata confermata anche in vivo nel topo trasgenico C9orf72, con riduzione dei valori di poli(GP) nei tessuti cerebrali e nel LCR.

«L’importanza del presente contributo scientifico sta nell’ulteriore definizione di un marcatore farmacodinamico della patologia neurodegenerativa sottesa dalla mutazione nel gene C9orf72 che è pleiomorfa, a comprendere la SLA, la FTD ma anche, seppure con incidenza ridotta, la malattia di Alzheimer, malattie extrapiramidali o psichiatriche – continua Silani – L’inefficacia terapeutica di varie molecole impiegate finora in studi controllati nella SLA è stata imputata anche alla mancanza di un biomarcatore attendibile che oggi invece si configura, nei casi C9orf72-positivi, non solo per supportare la diagnosi, ma anche per definire i pazienti pre-sintomatici e, soprattutto, per valutare l’eventuale efficacia terapeutica».

«Gli studi pre-clinici con oligonucleotidi antisenso, sia in modelli in vitro che in vivo, supportano favorevolmente tali tipi di approcci terapeutici per trials clinici anche per le patologie SLA/FTD legate al gene C9orf72 (trials con antisenso sono già in fase I per pazienti SLA mutati SOD1 e in fase III per pazienti con atrofia spinale muscolare), che si spera possano essere presto iniziate grazie alla nuova disponibilità di un marcatore farmacodinamico quali i poli(GP)» – conclude Silani.

 

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