Grazie ai vaccini anti-Covid abbiamo sentito parlare molto di Rna. Ma oltre all'ambito vaccinale, sono numerosi i possibili impieghi terapeutici anche per le malattie genetiche rare.
Forse non tutti sanno che le prime applicazioni terapeutiche dell’Rna - oggi diventato famoso perché alla base dei due vaccini anti-Covid arrivati per primi sulla scena mondiale, i vaccini di Pfizer-Biontech e Moderna - hanno riguardato malattie genetiche rare. Del resto, sono sempre più numerose le prospettive terapeutiche relative a questa molecola, un parente stretto del Dna coinvolto su più fronti nella gestione dell'informazione genetica, anche al di fuori dell’ambito vaccinale.
L’Rna sicuramente più conosciuto è quello detto “messaggero” (mRna), perché ha il ruolo di trasferire l'informazione contenuta in un gene (fatto di Dna) al macchinario cellulare che costruisce la proteina corrispondente. Nella cellula, però, ci sono molti altri di Rna che svolgono funzioni fondamentali, per esempio partecipando attivamente alla costruzione delle proteine, velocizzando alcune reazioni chimiche, regolando l'espressione dei geni - cioè il fatto che siano accesi o spenti e l'intensità con la quale sono accesi - o la funzione di altri Rna. Ed è proprio la grande varietà di ruoli di queste molecole che ha spinto a pensare a un possibile impiego terapeutico, fino all'eccezionale risultato dei vaccini anti-Covid di Pfizer-Biotentech e Moderna.
Vaccini e terapie basati su mRNA
Di norma, i vaccini trasferiscono all’organismo agenti patogeni morti o inattivati - oppure parti di essi - per prepararli all’eventuale incontro con virus e batteri vivi e vegeti (e aggressivi): i nuovi preparati di Pfizer-Biontech e Moderna, invece, trasferiscono direttamente l'Rna messaggero che passa alla cellula le istruzioni per costruire la proteina presente del virus Sars-Cov-2. Dopo la vaccinazione sarà l'organismo stesso a produrre la proteina responsabile dell'attivazione del sistema immunitario contro il virus.
Oltre ai vaccini per il Covid, sono allo studio anche vaccini a mRna per altre malattie, dalla rabbia all'influenza ai tumori. E lo stesso approccio può essere utilizzato per malattie genetiche rare causate dalla mancanza di una proteina, con l'obiettivo di far produrre all'organismo del paziente proprio quella proteina attraverso l'mRna corrispondente. È proprio l’approccio che, come abbiamo raccontato in questa news, si propone di perseguire grazie a un recente finanziamento di Fondazione Telethon il gruppo di ricerca di Claudia Bagni, dell'Università di Roma Tor Vergata e dell'Università di Losanna, come possibile strategia terapeutica per la sindrome dell'X fragile.
E se in questo caso quello che serve è un mRna in grado di sostituire quello mancante, in altri potrebbe “bastare” il potenziamento di un Rna messaggero già presente. Di nuovo possiamo chiamare in causa un progetto di ricerca finanziato da Fondazione Telethon: quello coordinato dal biofisico Andrea Barberis dell'Istituto italiano di tecnologia di Genova sulle epilessie causate da mutazioni del gene GABRA1. Queste mutazioni si traducono in una carenza di una proteina che promuove l’inibizione delle cellule nervose, frenando quindi un’eccessiva eccitazione. Se la proteina è scarsa, prevalgono i segnali eccitatori che danno origine alle scariche epilettiche. Da qui l'idea di cercare di far produrre maggiori quantità di questa proteina attraverso un potenziamento dell'espressione dell'mRna corrispondente, che Barberis cercherà di ottenere con particolari molecole di Rna con funzione regolatoria chiamate Sineup.
Come spegnere un gene difettoso
A volte quello che serve non è sostituire o potenziare la funzione di un gene, ma spegnerlo del tutto e anche in questo caso può venire in aiuto l'Rna. L'amiloidosi da transtiretina è una grave malattia progressiva provocata da mutazioni nel gene codificante per la transtiretina, una proteina coinvolta nel trasporto nel sangue di vitamina A e ormoni della tiroide. Quando mutata, la proteina forma fibrille che si accumulano in vari organi, provocando sintomi neurologici, cardiovascolari, gastrointestinali e altro ancora. Ebbene, nel 2018 sono state approvate sia negli Usa sia in Europa due terapie che impediscono l'accumulo della proteina mutata agendo non sulla proteina stessa ma sull'mRna che la codifica.
Una delle due è il patisiran (Onpattro, Alnylam Pharmaceuticals), la prima terapia mai approvata basata su una tecnologia chiamata interferenza a Rna o silenziamento genico. A dimostrazione di quanto sia fondamentale la ricerca di base per arrivare, un giorno, a nuove terapie, la storia di questa tecnologia comincia apparentemente da lontano, e cioè da un piccolo verme nematode usato in laboratorio per studi genetici e molecolari, Caenorhabditis elegans. Nella seconda metà degli anni Ottanta, infatti, due ricercatori americani scoprono in questo animaletto un sistema di regolazione dell'espressione genica basato su piccole molecole di Rna a doppio filamento che si legano in modo specifico a molecole di mRna, impedendo la loro “traduzione” in proteine. Dopo soli vent'anni dalla scoperta, questo meccanismo (al quale nel 2006 è stato dedicato il premio Nobel per la medicina) è diventato una terapia per l'amilodosi da trastiretina. Abbassando i livelli della proteina mutata nel sangue, la terapia arresta la progressione della malattia e permette anche, in alcuni casi, un certo recupero. Il patisiran è stato autorizzato dall'Aifa (Agenzia italiana del farmaco) nel 2020.
Anche l'altra terapia per questa malattia approvata nel 2018, l'inotersen (Tegsedi, Akcea), agisce impedendo l'accumulo di fibrille di transtiretina, ma lo fa con un meccanismo leggermente diverso il cui protagonista è un oligonucleotide antisenso. Si tratta di un brevissimo filamento di Dna sintetizzato in laboratorio che si lega sempre all'Rna messaggero e impedisce la produzione della proteina corrispondente.
Un nuovo orizzonte terapeutico
Non sempre gli oligonucleotidi antisenso (che possono essere fatti anche di Rna), agiscono impedendo la produzione di una proteina. A volte, in modo ancora più sofisticato, ottimizzano le caratteristiche di una proteina, intervenendo su un Rna messaggero “imperfetto”. Prendiamo l'atrofia muscolare spinale (Sma), grave malattia neuromuscolare causata da mutazioni nel gene SMN1, codificante per una proteina (SMN) necessaria per la sopravvivenza delle cellule nervose che dal midollo spinale impartiscono ai muscoli il comando del movimento. Nel genoma c'è anche un gene quasi identico a SMN1, chiamato SMN2, sul cui Rna messaggero agiscono alcuni dei più innovativi approcci terapeutici per la malattia, basati proprio su oligonucleotidi antisenso.
La sequenza del gene SMN2 differisce per una sola lettera da quella di SMN1, ma tanto basta perché la proteina prodotta sia presente in minori quantità e con funzionalità solo parziale. Nusinersen (Spinraza, Biogen) è stato il primo farmaco approvato per il trattamento della Sma: un oligonucleotide antisenso che modifica il modo in cui viene processato il messaggero di SMN2, portando infine a una proteina non identica a quella normale, ma con un buon grado di funzionalità.
Sono terapie con oligonucleotidi antisenso che agiscono con un meccanismo analogo (modulazione del processamento dell'Rna messaggero) anche l'eteplirsen per la distrofia di Duchenne o, meglio, per alcune mutazioni del gene della distrofina che riguardano circa il 13% dei pazienti (sviluppato da Sarepta Terapeutics, è autorizzato negli Usa ma non in Europa), e il milasen, il primo farmaco al mondo prodotto per un unico paziente: una bambina americana di nome Mila, affetta da ceroidolipofuscinosi di tipo 7. Il farmaco, progettato e prodotto dal Boston's Children Hospital, è stato “disegnato” a partire dalle specifiche mutazioni della bimba.
Non è ancora finita. Tornando all'atrofia muscolare spinale, c'è sempre il processamento dell'Rna messaggero di SMN2 al centro dell’ultimo farmaco approvato: il risdiplam (Roche). In questo caso il principio attivo non è Dna o Rna ma una piccola molecola capace di legarsi all'mRna, di più facile utilizzo rispetto agli acidi nucleici. Si tratta infatti di una terapia orale che per la prima volta può essere fatta a casa del paziente, invece che in ospedale, con un notevole miglioramento della qualità della vita. Ed è una piccola molecola capace di legarsi all'mRna anche il branaplam di Novartis, in corso di sperimentazione clinica sia per l'atrofia muscolare spinale sia per la malattia di Huntington. Altre sperimentazioni con terapie su Rna per malattie genetiche rare riguardano l'anemia falciforme, la malattia di Fabry, l'emofilia. Insomma, è chiaro che ci siamo affacciati a un nuovo orizzonte terapeutico, che i vaccini anti-Covid ci hanno aiutato a conoscere meglio. Come spesso accade, anche per questo orizzonte le malattie genetiche rare rappresentano uno dei primi ambiti di studio e sperimentazione. Le aspettative sono alte e allora, come sempre, avanti con la ricerca!
