Un nuovo studio condotto congiuntamente dai ricercatori di Mass Eye and Ear, membro del Mass General Brigham, ha dimostrato l’efficacia di una terapia genica nel ripristinare la funzione uditiva dei bambini affetti da sordità ereditaria. In uno studio condotto su sei bambini presso l’Ospedale Eye & ENT dell’Università Fudan di Shanghai, in Cina, i ricercatori hanno scoperto che la nuova terapia genica è un trattamento efficace per i pazienti con una forma specifica di sordità autosomica recessiva causata da mutazioni dell’OTOF (otoferlina), chiamato DFNB9.
I risultati della ricerca sono stati pubblicati su The Lancet .
Sordità ereditaria: ecco come funziona la terapia genica
Con il primo paziente trattato nel dicembre 2022, questa ricerca rappresenta il primo studio clinico sull’uomo a somministrare la terapia genica per il trattamento della sordità ereditaria, con il maggior numero di pazienti trattati e il follow-up più lungo fino ad oggi.
“Se i bambini non sono in grado di sentire, il loro cervello può svilupparsi in modo anomalo senza intervento”, ha affermato Zheng-Yi Chen, DPhil, scienziato associato presso i Laboratori Eaton-Peabody presso il Mass Eye and Ear e professore associato di Otorinolaringoiatria-Chirurgia della testa e del collo presso il Scuola di medicina di Harvard. “I risultati di questo studio sono davvero notevoli. Abbiamo visto la capacità uditiva dei bambini migliorare notevolmente di settimana in settimana, così come il recupero della parola.”
La perdita dell’udito colpisce più di 1,5 miliardi di persone in tutto il mondo, di cui circa 26 milioni sono affetti da sordità ereditaria congenita. Per quanto riguarda la perdita dell’udito nei bambini, oltre il 60% ha una causa genetica.
La DFNB9, ad esempio, è una sordità ereditaria causata da mutazioni del gene OTOF e dall’incapacità di produrre una proteina otoferlina funzionante, necessaria per la trasmissione dei segnali sonori dall’orecchio al cervello.
Al momento non esistono farmaci approvati dalla FDA per aiutare con la sordità ereditaria, il che ha aperto la porta a nuove soluzioni come le terapie geniche.
Per testare questo nuovo trattamento, sei bambini affetti da DFNB9 sono stati osservati per un periodo di 26 settimane presso l’Ospedale Eye & ENT dell’Università di Fudan. I collaboratori di Mass Eye and Ear hanno utilizzato un virus adeno-associato (AAV) che trasportava una versione del gene umano OTOF per introdurre con attenzione il gene nelle orecchie interne dei pazienti attraverso una speciale procedura chirurgica. Sono state utilizzate dosi diverse della singola iniezione del vettore virale.
Tutti e sei i bambini nello studio presentavano sordità ereditaria totale, come indicato da una soglia di risposta uditiva media del tronco encefalico (ABR) superiore a 95 decibel.
Dopo 26 settimane, cinque bambini hanno dimostrato un recupero dell’udito, mostrando una riduzione di 40-57 decibel nei test ABR, notevoli miglioramenti nella percezione del parlato e il ripristino della capacità di condurre una conversazione normale.
Nel complesso, non è stata osservata alcuna tossicità dose-limitante. Durante il follow-up dei pazienti, sono stati osservati 48 eventi avversi, di cui la maggioranza significativa (96%) era di basso grado e il resto era transitorio senza impatto a lungo termine.
I risultati dello studio saranno presentati anche il 3 febbraio 2024 al convegno annuale dell’Associazione per la ricerca in otorinolaringoiatria.
Questo studio sulla sordità ereditaria fornisce prove della sicurezza e dell’efficacia delle terapie geniche nel trattamento della DFNB9, nonché del loro potenziale per altre forme di perdita dell’udito genetica. Inoltre, i risultati contribuiscono a comprendere la sicurezza dell’inserimento dell’AAV nell’orecchio interno umano.
Per quanto riguarda l’uso degli AAV, è notevole il successo di un vettore dual-AAV che trasporta due pezzi del gene OTOF. In genere, gli AAV hanno un limite di dimensione genetica, quindi per un gene come OTOF che supera tale limite, il risultato con un doppio vettore virale apre la porta all’uso di AAV con altri grandi geni che sono generalmente troppo grandi per il vettore.
“Siamo i primi ad avviare la sperimentazione clinica della terapia genica OTOF . È entusiasmante che il nostro team abbia tradotto il lavoro dalla ricerca di base nel modello animale di DFNB9 al ripristino dell’udito nei bambini con sordità ereditaria”, ha affermato l’autore principale dello studio Yilai Shu, MD, dell’Ospedale Oculistico e ORL dell’Università di Fudan presso l’Università di Fudan.
Shu ha precedentemente lavorato come ricercatore post-dottorato nel laboratorio di Chen presso Mass Eye and Ear. “Sono davvero entusiasta del nostro lavoro futuro su altre forme di perdita dell’udito genetica per offrire trattamenti a un numero maggiore di pazienti”.
I ricercatori intendono espandere lo studio a un campione di dimensioni più ampie e monitorare i risultati su un arco temporale più lungo.
“Da quando gli impianti cocleari furono inventati 60 anni fa, non esisteva un trattamento efficace per la sordità ereditaria”, ha detto Chen. “Si tratta di un traguardo enorme che simboleggia una nuova era nella lotta contro tutti i tipi di perdita dell’udito”.
In collaborazione con le università di Miami, Columbia e San Francisco, scienziati dell’Institut Pasteur, Inserm, CNRS, Collège de France, Università della Sorbona e Università di Clermont Auvergne hanno ripristinato l’udito in un modello murino adulto di sordità ereditaria DFNB9, un disturbo dell’udito che rappresenta uno dei casi più frequenti di sordità genetica congenita.
Gli individui con sordità DFNB9 sono profondamente sordi, poiché sono carenti nel gene che codifica per l’otoferlina, una proteina essenziale per la trasmissione delle informazioni sonore alle sinapsi delle cellule sensoriali uditive.
Eseguendo un’iniezione intracocleare di questo gene in un modello murino adulto con sordità ereditaria DFNB9, gli scienziati sono riusciti a ripristinare la funzione della sinapsi uditiva e le soglie uditive a un livello quasi normale. Questi risultati, pubblicati sulla rivista PNAS.
Oltre la metà dei casi di sordità ereditaria profonda non sindromica hanno una causa genetica e la maggior parte (~ 80%) di questi casi sono dovuti a forme di sordità autosomica recessiva (DFNB). Gli impianti cocleari rappresentano attualmente l’unica opzione per recuperare l’udito in questi pazienti.
I virus adeno-associati (AAV) sono tra i vettori più promettenti per il trasferimento genico terapeutico per il trattamento delle malattie umane. La terapia genica basata su AAV è un’opzione terapeutica promettente per il trattamento della sordità ereditaria, ma la sua applicazione è limitata da una finestra terapeutica potenzialmente ristretta.
Negli esseri umani, lo sviluppo dell’orecchio interno si completa nell’utero e l’udito diventa possibile a circa 20 settimane di gestazione. Inoltre, le forme genetiche di sordità congenita vengono generalmente diagnosticate nel periodo neonatale. Gli approcci di terapia genica nei modelli animali devono quindi tenerne conto e l’efficacia della terapia genica deve essere dimostrata dopo un’iniezione genica quando il sistema uditivo è già installato. In altre parole, la terapia deve invertire la sordità esistente.
Il team guidato da Saaïd Safieddine, ricercatore del CNRS presso l’Unità di Genetica e Fisiologia dell’Udito (Institut Pasteur/Inserm) e coordinatore del progetto, ha utilizzato un modello murino di DFNB9, una forma di sordità ereditaria umana che rappresenta dal 2 all’8% di tutti i casi di sordità genetica congenita.
La sordità DFNB9 è causata da mutazioni nel gene che codifica per l’otoferlina, una proteina che svolge un ruolo chiave nella trasmissione delle informazioni sonore alle sinapsi interne delle cellule ciliate.
I topi con sordità ereditaria carenti di otoferlina sono profondamente sordi poiché queste sinapsi non riescono a rilasciare neurotrasmettitori in risposta alla stimolazione sonora, nonostante l’assenza di difetti epiteliali sensoriali rilevabili.
I topi DFNB9 costituiscono quindi un modello appropriato per testare l’efficacia della terapia genica virale quando viene somministrata in una fase avanzata. Tuttavia, poiché gli AAV hanno una capacità di confezionamento del DNA limitata (circa 4,7 kilobase (kb)), è difficile utilizzare questa tecnica per i geni la cui regione codificante (cDNA) supera i 5 kb, come il gene che codifica per l’otoferlina, che ha una capacità di 6 kb. regione di codifica.
Gli scienziati hanno superato questa limitazione adattando un approccio AAV noto come strategia dual AAV perché utilizza due diversi vettori ricombinanti, uno contenente l’estremità 5′ e l’altro l’estremità 3′ del cDNA dell’otoferlina.
Una singola iniezione intracocleare della coppia di vettori in topi mutanti adulti è stata utilizzata per ricostruire la regione codificante dell’otoferlina ricombinando i segmenti di DNA alle estremità 5′ e 3′, portando al ripristino a lungo termine dell’espressione di otoferlina nelle cellule ciliate interne, e quindi ripristinata udito.
Gli scienziati hanno quindi ottenuto la prova iniziale del concetto di trasferimento virale del cDNA frammentato nella coclea utilizzando due vettori, dimostrando che questo approccio può essere utilizzato per produrre otoferlina e correggere durevolmente il fenotipo della sordità profonda nei topi.
I risultati ottenuti dagli scienziati suggeriscono che la finestra terapeutica per il trasferimento genico locale nei pazienti con sordità ereditaria congenita DFNB9 potrebbe essere più ampia di quanto si pensasse e offrono la speranza di estendere questi risultati ad altre forme di sordità . Questi risultati sono oggetto di una domanda di brevetto depositata.
