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27 luglio 2018

A che punto siamo con la ricerca di terapie per le mutazioni stop

Flaminia Malvezzi

Le mutazioni stop o nonsenso del gene CFTR sono quelle che interrompono prematuramente la sintesi della proteina CFTR, e per le quali arrivano buone notizie da Eloxx, una compagnia biofarmaceutica con sede negli USA e in Israele.
Abbiamo recentemente descritto lo sviluppo da parte di questa casa farmaceutica del composto ELX-02 (1), disegnato per aumentare la lettura completa del DNA in pazienti con mutazioni nonsenso in fibrosi cistica, al fine di consentire la produzione di una quantità sufficiente di proteina funzionante. I più recenti dati preclinici sul nuovo potenziale farmaco sono stati esposti in due presentazioni orali in occasione della 41ª Conferenza della Società Europea di Fibrosi Cistica, che si è svolta dal 6 al 9 giugno scorso a Belgrado, in Serbia.

Il primo intervento riguardava gli studi preclinici su cellule e topi FC (1). Il secondo intervento invece riguardava gli effetti di ELX-02 su organoidi CFTR (2) ed era intitolato “Evaluation of ELX-02 in Cystic Fibrosis Patient Organoids with Non-Sense Mutations,” presentato dal Dr. Pedro Huertas, Chief Medical Officer di Eloxx.

Gli organoidi sono spesso definiti organi in miniatura, vengono prodotti in laboratorio a partire da cellule molto indifferenziate, le staminali, capaci di dare origine a vari tipi di cellule. In FC le più usate sono le staminali di origine intestinale (prelevate con mini-biopsia della mucosa rettale). Poiché l’ingresso dell’acqua nel lume di questi organuli, delimitato da uno strato di cellule epiteliali, dipende sostanzialmente dall’apertura dei canali CFTR, gli organoidi ottenuti da soggetti sani, quando opportunamente stimolati, si rigonfiano con aspetto rotondeggiante grazie all’attività dei canali CFTR ben funzionanti; organoidi ottenuti da pazienti affetti da FC invece non rispondono agli stimoli chimici e appaiono ripiegati su se stessi, di volume ridotto e non sferici. Pertanto gli organoidi, sottoposti a trattamento farmacologico, sono in grado di predire i benefici clinici di un potenziale modulatore CFTR e capire gli effetti sul singolo paziente, nell’ottica della cosiddetta medicina personalizzata.
I ricercatori, in collaborazione con l’olandese The HUB (Hubrecht Organoid Technology), hanno analizzato (2) la risposta a ELX-02 su organoidi CFTR derivati dai pazienti con mutazioni G542X/G542X, W1282X/W1282X, G542X/W1282X e G542X/DF508; inoltre hanno verificato che su omozigote F508del non vi fosse alcuna risposta, confermando che ELX-02 agisce effettivamente sui codoni di stop (il tratto del gene con la mutazione). Le risposte misurate e riportate nella presentazione (2) mostrano un andamento dose-dipendente e mutazione-dipendente. La dose massima di 100 microgrammi/ml, dopo 120 minuti, ha fornito risposta massima in tutti i casi analizzati. Quindi, quando organoidi di pazienti FC con mutazioni CFTR nonsenso sono stati trattati con ELX-02, è stata riportata una risposta positiva, coerente con la predizione di possibile efficacia clinica, associata a miglioramenti significativi nei livelli di CFTR negli organoidi: questo suggerisce che ELX-02 sta portando a un recupero della forma corretta e completa della proteina. Altro risultato importante è che ELX-02 aumenta le concentrazioni dell’RNA messaggero di CFTR, la molecola generata dal DNA e deputata alla trascrizione della proteina, dimostrando che ELX-02 induce effettivamente la cosiddetta traduzione della proteina CFTR funzionale in pazienti con fibrosi cistica causata da mutazioni nonsenso. In sostanza l’organoide, come modello biologico avanzato (che non ci risulta fosse prima mai stato applicato nella ricerca di farmaci per questo tipo di mutazioni), si conferma essere un test di laboratorio basilare (con la misura dell’RNA messaggero) e suggerisce che ELX-02 funziona.

Ma non è finita qui: la ricerca per le mutazioni stop vede anche altri sostanziali investimenti, questa volta da parte della Cystic Fibrosis Foundation. Infatti sono stati recentemente stanziati 11 milioni di dollari (3), con lo scopo di finanziare la compagnia americana Icagen, che porterà avanti un programma di ricerca pluriennale volto a sviluppare nuove terapie per i pazienti con fibrosi cistica causate da mutazioni nonsenso, che potrebbero non rispondere alle attuali terapie modulatorie di CFTR. Icagen controllerà più di 2 milioni di molecole per valutare la loro capacità di promuovere il meccanismo di produzione delle proteine e superare i segnali prematuri di arresto, e produrre una proteina CFTR completa e funzionale. Il finanziamento consentirà inoltre a Icagen di utilizzare una piattaforma virtuale di scoperta di farmaci che, attraverso un sistema computerizzato, valuta le strutture delle molecole che mostrano il potenziale per superare gli effetti dannosi delle mutazioni nonsenso. La piattaforma consentirà ai ricercatori di modulare in maniera virtuale 10 milioni di possibili strutture proteiche.

Italiano è infine il progetto FFC 3/2017 coordinato da Laura Lentini, dell’Università degli studi di Palermo. Il progetto è nato dai risultati del precedente progetto FFC 1/2014 i quali hanno portato al brevetto nel gennaio 2018 da parte della Fondazione Ricerca Fibrosi Cistica e dell’Università degli Studi di Palermo (brevetto italiano: RBI15083-IT) di tre molecole (NV) che hanno dato ottimi risultati in termini di recupero della proteina dal punto di vista della sua espressione. Attualmente si sta lavorando per comprendere se tale incremento di espressione possa riflettersi sul recupero, almeno parziale, della funzionalità e si sta valutando su un modello animale, il pesce Zebrafish, l’effettiva possibilità di somministrare in vivo tali molecole. Contemporaneamente è in fase di avanzamento uno studio di screening virtuale, sempre basato sui precedenti risultati, su circa 88.000 molecole con funzionalità farmacologica già nota e non, in modo da ottimizzare le molecole già in possesso del gruppo di ricerca. Infine, dal punto di vista della tipologia di mutazione, sono state ingegnerizzate cellule di ratto al fine di introdurre le principali mutazioni stop di CFTR (G542X, R553X, Q552X, W1282X), al fine di valutare l’efficacia delle molecole NV anche su differenti tipi di mutazione.

1) Risultati promettenti per il trattamento dei pazienti FC con mutazioni stop
2) www.eloxxpharma.com/eloxx-pharmaceuticals-presents-positive-new-data-for-lead-investigational-drug-elx-02-at-the-41st-european-cystic-fibrosis-conference-ecfs/
3) cysticfibrosisnewstoday.com/2018/05/08/cystic-fibrosis-foundation-awards-11m-icagen-find-new-therapies/