I ricercatori di Mass Eye and Ear hanno ripristinato l’udito nei modelli preclinici di topi con una forma specifica di sordità ereditaria chiamata DFNA50 causata da mutazioni nel microRNA, utilizzando un nuovo approccio di editing del genoma CRISPR in vivo. Poiché i microRNA di topi e umani hanno sequenze identiche, i ricercatori sperano che questo lavoro possa un giorno essere tradotto in applicazioni per gli esseri umani.
La sordità genetica è causata da mutazioni nel microRNA
Lo studio ha inoltre esaminato la sicurezza dell’approccio di editing del genoma mediato da AAV e ha scoperto che presenta un buon profilo di sicurezza, per il trattamento della sordità con scarsi effetti off-target e nessuna integrazione rilevabile a lungo termine del vettore AAV nel genoma.
“La nostra ricerca sulla sordità ha evidenziato un rischio potenziale minimo e supporta la fattibilità di future applicazioni cliniche sugli esseri umani”, hanno affermato Wenliang Zhu, Ph.D., e il medico-scienziato Wan Du, MD, Ph.D., membri del laboratorio di Chen presso il Mass Eye and Ear e primi autori dell’articolo.
Lo studio sulla sordità, guidato da Zheng-Yi Chen, DPhil, ricercatore associato presso gli Eaton-Peabody Laboratories del Mass Eye and Ear, è stato pubblicato il su Science Translational Medicine .
“I nostri risultati offrono un percorso promettente per lo sviluppo di trattamenti mediante editing per molte forme di sordità genetica”, ha affermato Chen, titolare della cattedra Ines e Fredrick Yeatts in otorinolaringoiatria presso il Mass Eye and Ear e professore associato di otorinolaringoiatria e chirurgia della testa e del collo presso la Harvard Medical School.
“Con ulteriori studi, il nostro intervento basato sull’editing del genoma potrebbe potenzialmente arrestare o invertire la progressione della sordità negli individui interessati, compresi gli adulti”.
Circa un neonato su 500 soffre di sordità genetica e attualmente non esiste alcuna terapia approvata per curare la sordità.
Nel nuovo studio, i ricercatori hanno preso di mira una mutazione specifica nel gene microRNA-96 (MiR-96) che causa la sordità nei topi e svolge un ruolo cruciale nella regolazione dell’espressione genica nelle cellule ciliate (cellule sensoriali responsabili dell’udito) dei mammiferi.
Negli esseri umani, questa mutazione è stata identificata come causa di una forma di sordità ereditaria dominante chiamata DFNA50. I ricercatori hanno creato un modello di topo portatore della mutazione che rispecchiava la sordità negli esseri umani con DFNA50; entro le quattro settimane di età, questi modelli mostravano una perdita completa dell’udito alle alte frequenze.
Il team ha impiegato un approccio di editing del genoma CRISPR/Cas9 per colpire e interrompere questa mutazione, che è stata trasmessa all’orecchio interno tramite un’iniezione di un virus adeno-associato (AAV) che trasporta il macchinario di editing. Hanno confrontato le iniezioni in due momenti, durante lo sviluppo precoce e le fasi adulte, e hanno dimostrato una robusta conservazione della funzione uditiva in entrambi i casi a lungo termine, con un intervento precoce che si è dimostrato il più ottimale.
Lo studio ha anche esaminato la sicurezza dell’approccio di editing del genoma mediato da AAV e ha scoperto che aveva un buon profilo di sicurezza che include un piccolo effetto fuori bersaglio e nessuna integrazione rilevabile a lungo termine del vettore AAV nel genoma. Ciò ha suggerito un rischio potenziale minimo e supporta la fattibilità di future applicazioni cliniche nelle persone.
Chen e il suo team hanno progettato un costrutto che contiene tutte le mutazioni note dei microRNA da utilizzare negli esseri umani e, in collaborazione con il Gene and Cell Therapy Institute del Massachusetts General Brigham, intendono condurre studi abilitanti l’IND in ulteriori modelli preclinici, nella speranza di trasformare questo approccio terapeutico in un primo studio clinico sull’uomo.
Studi come questo mostrano la promessa della terapia genica per il trattamento di condizioni come la perdita dell’udito. Il Mass General Brigham’s Gene and Cell Therapy Institute sta aiutando a tradurre le scoperte scientifiche fatte dai ricercatori in sperimentazioni cliniche first-in-human e, in ultima analisi, in trattamenti che cambiano la vita dei pazienti.
Questa ultima ricerca di Chen e colleghi segna un importante passo avanti nel campo della terapia genica per i disturbi dell’udito, offrendo speranza per futuri studi clinici volti a ripristinare la funzionalità uditiva nelle persone affette da forme genetiche di deficit uditivo .
Chen e i suoi collaboratori hanno anche condotto sperimentazioni cliniche esaminando un diverso approccio di terapia genica per un’altra forma di sordità, la DFNB9 causata da mutazioni nel gene OTOF. Quella sperimentazione clinica in Cina ha dimostrato risultati positivi nei bambini trattati in un orecchio e in entrambi.
Chen spera che la tecnologia sviluppata nella sperimentazione OTOF, come l’introduzione minimamente invasiva di AAV nell’orecchio interno umano, acceleri lo sviluppo della terapia di editing in ambito clinico.
“Con oltre 150 forme di sordità genetica, la nostra ricerca offre ulteriore speranza ai pazienti che in precedenza non avevano altre opzioni oltre all’impianto cocleare”, ha affermato Chen.
“Questi risultati suggeriscono la necessità di studi più rigorosi basati su documenti di prova di concetto come questi, per raggiungere il nostro obiettivo di sviluppare diversi approcci terapeutici per colpire ciascuna di queste mutazioni”.
La sperimentazione sulla terapia genica ripristina l’udito in entrambe le orecchie dei bambini con sordità congenita
Una nuova terapia genica progettata per colpire una forma di sordità ereditaria ha ripristinato la funzione uditiva in cinque bambini che sono stati curati in entrambe le orecchie. I bambini hanno anche sperimentato una migliore percezione del linguaggio e hanno acquisito la capacità di localizzare e determinare la posizione del suono.
Lo studio, il primo trial clinico al mondo a somministrare la terapia genica a entrambe le orecchie (bilateralmente), dimostra benefici che si aggiungono a quelli osservati nella prima fase di questo trial, pubblicato all’inizio di quest’anno, quando i bambini sono stati trattati in un solo orecchio.
La ricerca è stata condotta da ricercatori del Mass Eye and Ear e dell’Eye & ENT Hospital dell’Università Fudan di Shanghai e i risultati sono stati pubblicati su Nature Medicine .
“I risultati di questi studi sono sbalorditivi”, ha affermato il coautore senior dello studio Zheng-Yi Chen, DPhil, uno scienziato associato presso gli Eaton-Peabody Laboratories presso Mass Eye and Ear. “Continuiamo a vedere la capacità uditiva dei bambini trattati progredire in modo significativo e il nuovo studio mostra ulteriori benefici della terapia genica quando somministrata a entrambe le orecchie, tra cui la capacità di localizzazione della sorgente sonora e miglioramenti nel riconoscimento vocale in ambienti rumorosi”.
I ricercatori hanno sottolineato che l’obiettivo del loro team è sempre stato quello di trattare i bambini in entrambe le orecchie per fargli acquisire la capacità di udire i suoni in tre dimensioni, una capacità importante per la comunicazione e per le comuni attività quotidiane come la guida.
“Ripristinare l’udito in entrambe le orecchie dei bambini sordi dalla nascita può massimizzare i benefici del recupero dell’udito”, ha affermato l’autore principale dello studio Yilai Shu MD, Ph.D., professore, direttore del Centro di diagnosi e trattamento della perdita genetica dell’udito affiliato all’Ospedale oculistico e otorinolaringoiatrico dell’Università di Fudan a Shanghai. “Questi nuovi risultati dimostrano che questo approccio è molto promettente e giustifica sperimentazioni internazionali più ampie”.
Oltre 430 milioni di persone in tutto il mondo sono affette da una perdita uditiva invalidante, di cui circa 26 milioni sono sorde congenite. Fino al 60% della sordità infantile è causata da fattori genetici. I bambini con DFNB9 nascono con mutazioni nel gene OTOF che impediscono la produzione della proteina otoferlina funzionante, necessaria per i meccanismi uditivi e neurali alla base dell’udito.
Questo nuovo studio è il primo trial clinico a utilizzare la terapia genica bilaterale dell’orecchio per il trattamento della DFNB9. La nuova ricerca presenta un’analisi provvisoria di un trial a braccio singolo su cinque bambini con DFNB9 che sono stati osservati per un periodo di 13 o 26 settimane presso l’Eye & ENT Hospital della Fudan University di Shanghai, Cina.
Shu ha iniettato copie funzionanti del transgene umano OTOF trasportato dal virus adeno-associato (AAV) nelle orecchie interne dei pazienti tramite un intervento chirurgico specializzato e minimamente invasivo.
Il primo caso di trattamento bilaterale è stato condotto a luglio 2023. Durante il follow-up, sono stati osservati 36 eventi avversi, ma non si sono verificati eventi tossici dose-limitanti o gravi. Tutti e cinque i bambini hanno mostrato un recupero dell’udito in entrambe le orecchie, con notevoli miglioramenti nella percezione del linguaggio e nella localizzazione del suono.
Due dei bambini hanno acquisito la capacità di apprezzare la musica, un segnale uditivo più complesso, e sono stati osservati ballare a ritmo di musica nei video catturati per lo studio. La sperimentazione è ancora in corso e i partecipanti continuano a essere monitorati.
Nel 2022, questo team di ricerca ha fornito la prima terapia genica al mondo per DFNB9 come parte di una sperimentazione su sei pazienti in Cina trattati in un orecchio. Tale sperimentazione, i cui risultati sono stati pubblicati su The Lancet nel gennaio 2024, ha mostrato che cinque bambini su sei hanno ottenuto miglioramenti nell’udito e nella parola.
Shu ha inizialmente presentato i dati al 30° Congresso annuale della Società europea di terapia genica e cellulare (ESGCT) a Bruxelles, in Belgio, nell’ottobre 2023, diventando il primo al mondo a riportare dati clinici sull’uso della terapia genica per ripristinare l’udito.
“Questi risultati confermano l’efficacia del trattamento di cui abbiamo parlato in precedenza e rappresentano un passo importante nella terapia genica per la perdita genetica dell’udito”, ha affermato Shu. Shu si è formato con Chen per quattro anni come borsista post-dottorato presso Mass Eye and Ear, con la loro collaborazione che è continuata per oltre un decennio da quando è tornato a Shanghai.
“Il nostro studio supporta fortemente il trattamento dei bambini con DFNB9 in entrambe le orecchie e la nostra speranza è che questa sperimentazione possa espandersi e che questo approccio possa essere preso in considerazione anche per la sordità causata da altri geni o da cause non genetiche”, ha aggiunto Chen, che è anche professore associato di otorinolaringoiatria e chirurgia della testa e del collo presso la Harvard Medical School. “Il nostro obiettivo finale è aiutare le persone a recuperare l’udito, indipendentemente da come sia stata causata la loro perdita di udito “.
Attualmente non esistono farmaci in grado di curare la sordità ereditaria, il che ha lasciato spazio a nuovi interventi come le terapie geniche.
Il Mass General Brigham’s Gene and Cell Therapy Institute sta aiutando a tradurre le scoperte scientifiche fatte dai ricercatori in sperimentazioni cliniche first-in-human.
Chen e i suoi colleghi stanno lavorando con l’istituto per sviluppare piattaforme e vettori con standard di buone pratiche di fabbricazione che consentirebbero al suo team di testare più facilmente questo approccio terapeutico con altri geni in futuro.
Gli autori sottolineano che sono necessari ulteriori studi per studiare ulteriormente e perfezionare la terapia. Lo studio bilaterale richiede più attenzione rispetto allo studio unilaterale (un orecchio), poiché le operazioni in entrambe le orecchie raddoppiano il tempo chirurgico. Inoltre, iniettando dosi doppie di AAV nel corpo, è probabile che la risposta immunitaria sia più forte e il potenziale di effetti avversi potrebbe essere maggiore.
Guardando al futuro, saranno necessari più pazienti e un periodo di follow-up più lungo, e sarà preziosa l’analisi continua delle terapie geniche e degli impianti cocleari in studi randomizzati più ampi.
