Un nuovo studio sulla terapia genica applicata sui topi mostra che la sostituzione di un gene disfunzionale potrebbe prolungare la sopravvivenza in alcune persone affette da cardiomiopatia aritmogena del ventricolo destro (ARVC), una rara malattia ereditaria in cui le pareti muscolari del cuore si indeboliscono progressivamente e mettono i pazienti a rischio di pericolosi battiti cardiaci irregolari.
La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Circulation: Genomic and Precision Medicine .
Trattare la cardiomiopatia aritmogena del ventricolo destro con la terapia genica
Ila terapia genica sperimentale mira alla perdita di funzione di un gene implicato in molti casi di ARVC, la placofilina-2 (PKP2). Il gene PKP2 fornisce istruzioni per produrre una proteina che tiene insieme i tessuti cardiaci.Quando il gene, uno dei tanti che si ritiene contribuisca alla malattia, è difettoso e non riesce a produrre una proteina funzionale, tessuto fibroso e grasso si accumula all’interno delle pareti del cuore, causandone l’indebolimento.
Il cuore può anche battere in modo irregolare senza alcun preavviso e talvolta smettere di funzionare. Sebbene le attuali terapie possano aiutare a ripristinare il normale ritmo cardiaco e a controllare i sintomi, non riescono a fornire una cura.
In una collaborazione tra ricercatori della NYU Grossman School of Medicine e scienziati della Rocket Pharmaceuticals (un’azienda di biotecnologia), il nuovo lavoro ha rivelato che i topi non trattati, progettati per perdere la funzione del gene PKP2, morivano entro sei settimane dopo che il gene era stato silenziato.
Tutti i soggetti che hanno ricevuto una singola dose di terapia genica, portatori della versione normale del gene, hanno vissuto più di cinque mesi, tranne uno. I topi che hanno ricevuto il gene sostitutivo hanno visto anche una riduzione dal 70% all’80% dell’accumulo di tessuto fibroso, a seconda della dose.
“I nostri risultati offrono prove sperimentali che la terapia genica mirata alla placofilina-2 può interrompere la progressione di una condizione cardiaca mortale”, afferma la co-autrice dello studio Chantal van Opbergen, Ph.D., ricercatrice post-dottorato presso la NYU Langone Health.
Secondo gli autori dello studio sulla terapia genica, gli stadi più avanzati dell’ARVC sono caratterizzati da danni cardiaci irreversibili, che talvolta richiedono un trapianto di cuore. I ricercatori hanno cercato a lungo di rallentare la malattia e prevenire la massima perdita di tessuto possibile.
In una precedente ricerca del team Langone della New York University, gli autori hanno esplorato i meccanismi attraverso i quali i difetti nel gene PKP2 possono causare la comparsa inaspettata di un battito cardiaco irregolare pericoloso per la vita (aritmie), simile a quello osservato in alcuni pazienti con ARVC.
Per il nuovo studio, il team ha utilizzato un modello murino di ARVC in cui la composizione genetica era stata alterata per rendere il gene PKP2 non funzionale. Come prova di concetto nel presente lavoro, hanno utilizzato un vettore virale adeno-associato come meccanismo di consegna per trasferire il gene sano nelle cellule cardiache, fornendo così la terapia proteica PKP2 necessaria.
Questi vettori virali sono piccole particelle non replicanti che trasportano il gene desiderato nelle cellule bersaglio sfruttando il loro naturale processo di infezione, ovvero la loro capacità di invadere una cellula e stabilirsi lì.
Adifferenza dei virus infettivi, i vettori virali non si moltiplicano dopo che il loro materiale genetico è stato trasferito alle cellule cardiache, che, con il gene sano in posizione, ora producono la proteina normale. Rocket Pharmaceuticals ha progettato e sviluppato il vettore virale utilizzato nello studio sulla terapia genica.
Secondo i risultati, la terapia genica sperimentale ha ridotto gli episodi di aritmia nei topi fino al 50%, ha rallentato il deterioramento delle pareti del cuore e ha mantenuto la loro capacità di pompare il sangue in modo efficace.
“Questi risultati suggeriscono che questo metodo di terapia genica può combattere la cardiomiopatia aritmogena del ventricolo destro sia negli stadi iniziali che in quelli più avanzati della condizione”, ha affermato il co-autore senior dello studio Mario Delmar, MD, Ph.D. Delmar è Patricia M. e Robert H. Martinsen Professore di Cardiologia presso il Dipartimento di Medicina della NYU Langone Health e professore nel suo Dipartimento di Biologia Cellulare.
“Tali risultati promettenti della terapia genica nei modelli animali aprono la strada all’esplorazione di questa opzione di trattamento negli esseri umani”, ha affermato la co-autrice senior dello studio e cardiologa Marina Cerrone, MD.
Basandosi in parte sui dati attuali dello studio, Rocket Pharmaceuticals ha avviato uno studio clinico di Fase 1 per testare la sicurezza della terapia genica sperimentale in pazienti con ARVC con mutazioni PKP2 patogenetiche, osserva Cerrone, professore associato di ricerca presso il Dipartimento di Medicina della New York University.
Detto questo, Cerrone avverte che, sebbene il targeting della PKP2 colpisca una delle cause più comuni di ARVC, saranno necessari ulteriori esperimenti per correggere altre mutazioni genetiche note per contribuire alla malattia.
I ricercatori dell’Istituto Hubrecht hanno gettato le basi per lo sviluppo di una terapia genica per la cardiomiopatia aritmogena (ACM) genetica della malattia cardiaca. Il loro approccio, basato sulla sostituzione del gene PKP2, ha portato a significativi miglioramenti strutturali e funzionali nei modelli di laboratorio della malattia.
Numerosi studi clinici inizieranno nel 2024 negli Stati Uniti per esplorare il potenziale clinico di questo approccio nei pazienti con ACM con mutazioni PKP2.
L’ACM è una malattia cardiaca genetica che colpisce da 1 persona su 2.000 a 1 persona su 5.000 in tutto il mondo. È caratterizzata da aritmie e può portare ad arresto cardiaco improvviso. L’attuale trattamento della malattia consiste solitamente in farmaci antiaritmici e defibrillatori cardioverter impiantabili (ICD), che si concentrano esclusivamente sul trattamento dei sintomi piuttosto che sulla radice del problema.
La malattia è progressiva, con una parte crescente del muscolo cardiaco sostituita da tessuto adiposo e la funzione cardiaca si deteriora nel tempo. Ciò può eventualmente portare ad insufficienza cardiaca . Nei casi più gravi, il trapianto di cuore può essere eseguito come ultima risorsa, ma ciò è complicato da lunghe liste di attesa a causa della disponibilità limitata di cuori di donatori idonei. Esiste quindi un urgente bisogno di trattamenti efficaci che mirino alla causa dell’ACM.
Le mutazioni alla base dell’ACM si verificano spesso in geni legati ai desmosomi. Queste strutture proteiche formano le connessioni tra le cellule muscolari cardiache adiacenti. Non solo forniscono un collegamento strutturale, ma assicurano anche che le cellule del muscolo cardiaco si contraggano in modo sincrono, consentendo al cuore di pompare il sangue in modo coordinato.
Il gene più frequentemente colpito nell’ACM è PKP2, che codifica per la proteina placofilina-2, una parte essenziale dei desmosomi. La prima autrice dello studio, Eirini Kyriakopoulou, spiega l’effetto delle mutazioni PKP2: “I pazienti con mutazioni in questo gene spesso hanno livelli più bassi della proteina placofilina-2 nelle cellule del muscolo cardiaco”.
“Il risultato è che i desmosomi, che normalmente vengono costruiti legando meticolosamente tutte le proteine insieme, iniziano a disgregarsi e vengono scomposti dalla cellula. Ciò indebolisce le connessioni tra le cellule del muscolo cardiaco, rendendo loro difficile il lavoro insieme in sincronia, portando allo sviluppo di aritmie.”
Tenendo presente la causa molecolare dell’ACM, i ricercatori hanno deciso di sviluppare un approcciocon terapia genica che mirasse a colpire questa causa e non solo i sintomi.
“Per molti pazienti con mutazioni PKP2, la radice del problema sono i livelli insufficienti di placofilina-2. Pertanto, abbiamo esplorato il potenziale della terapia genica nell’ACM. Abbiamo ipotizzato che introducendo il gene PKP2 sano nelle cellule del muscolo cardiaco colpite, potremmo essere in grado di ripristinare i livelli di placofilina-2 alla normalità, rafforzando così i desmosomi e riducendo l’insorgenza di aritmie in questi pazienti”, afferma Kyriakopoulou
Utilizzando la terapia genica indiversi modelli di laboratorio di ACM, Kyriakopoulou e i suoi colleghi hanno dimostrato sia la fattibilità che l’efficacia di fornire il gene PKP2 sano alle cellule muscolari cardiache malate. “Abbiamo dimostrato che i livelli di placofilina-2 venivano ripristinati dopo la consegna del gene alle cellule del muscolo cardiaco umano coltivate da cellule staminali. Inoltre, migliorava la loro conduzione del sodio, che è importante per la loro capacità di contrarsi”.
“Abbiamo poi confermato questo miglioramento della contrattilità nei muscoli cardiaci umani ingegnerizzati, che sono strutture a forma di anello che possiamo coltivare in laboratorio. I muscoli cardiaci con una mutazione PKP2 si contraevano meglio dopo aver ricevuto il gene PKP2 sano. Infine, volevamo testarlo strategia in vivo, quindi abbiamo applicato la sostituzione del gene PKP2 nel nostro modello murino di ACM. Ciò ha portato al recupero dei loro desmosomi e della funzione cardiaca,” spiega Kyriakopoulou a proposito della terapia genica.
Dopo i promettenti risultati di laboratorio della terapia genica, il prossimo passo sarà studiare il potenziale clinico di questo approccio di terapia genica nei pazienti con ACM con mutazioni PKP2.
“Tre aziende negli Stati Uniti hanno annunciato che inizieranno gli studi clinici il prossimo anno per testare l’effetto terapeutico della terapia genica sui pazienti, il che è ovviamente un’ottima notizia”, afferma Kyriakopoulou. I ricercatori dell’Istituto Hubrecht ipotizzano che la terapia genica sarebbe più utile nelle prime fasi della malattia.
Kyriakopoulou afferma: “Una volta che la malattia è progredita a tal punto che parti del muscolo cardiaco sono già state sostituite da tessuto adiposo, non è sicuro se la terapia genica possa invertire il danno già esistente. Crediamo invece che potrebbe essere possibile prevenire la progressione del malattia allo stadio iniziale fino a stadi più gravi.”
Sebbene i risultati preclinici della terapia genica e le prossime sperimentazioni siano molto promettenti, Kyriakopoulou sottolinea che la disponibilità commerciale di questo approccio potrebbe richiedere ancora diversi anni. “Oltre all’evidente necessità di confermarne l’efficacia sui pazienti, è anche fondamentale affrontare ed eliminare eventuali problemi di sicurezza prima di considerarne l’applicazione clinica della terapia genica. Tuttavia, il nostro lavoro fornisce un’importante base su cui costruire.”
