La terapia genica

LA TERAPIA GENICA, DALLA SPERANZA ALLA CURA.

Uno dei problemi delle malattie rare è che, essendo rare, diventa difficile studiarle proprio perché sono pochi i pazienti affetti. Per questa ragione l’unica via è quella di creare modelli animali geneticamente adattati  per ogni specifica ricerca.

Quella che segue è la storia di una ricerca effettuata sui topi, che ha permesso di trovare la cura di una di queste malattie. Inoltre prosegue la via per ottimizzare le ricerche che si basano su tecniche analoghe.

LA NASCITA DELLA TERAPIA GENICA PER LA SINDROME DI WISKOTT-ALDRICH

Nel 2002 non avevo idea di cosa fosse.  Parlo della Sindrome di Wiskott-Aldrich, una malattia che a buon diritto non si menziona quasi mai: è una malattia genetica rarissima, che colpisce “solo” 5 bambini su un milione.  Purtroppo la salute di quei bambini è seriamente compromessa da emorragie, infezioni ricorrenti, e predisposizione al cancro. Esiste solo una terapia: il trapianto di midollo per quei fortunati che hanno un donatore. Per gli altri, nulla.

Nel 2002 ero fresco di laurea e cercavo un buon posto per fare il Dottorato di Ricerca;

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Francesco Marangoni in vacanza. Anche i ricercatori sono esseri umani come noi, sono i nostri vicini, i nostri amici, consorti, figli o genitori.

quasi per caso lessi l’annuncio di un team dell’Istituto San Raffaele che stava cercando uno come me (poche qualifiche e tanto entusiasmo) per lavorare su di una terapia innovativa contro una malattia genetica. Incontrai i responsabili del programma che mi esposero la loro semplice ed efficace idea.

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Il San Raffaele di Milano, grande centro d’eccellenza dove si studia, si ricerca e si cura.

La Sindrome di Wiskott-Aldrich è causata dalla mancanza di un solo gene, quindi sarebbe bastato reintrodurlo in tutte le cellule del sistema immunitario e del sangue per avere una cura disponibile per tutti i pazienti, senza dover aspettare un donatore di midollo compatibile.  Si chiamava terapia genica, e già allora aveva dato ottimi risultati contro un’altra malattia terribile: l’ADA-SCID (Aiuti et al, Science 2002). I ricercatori del San Raffaele mi spiegarono che avevano già definito la tecnologia per reinserire il gene terapeutico, correggendo i difetti di un particolare tipo di cellule prelevate da pazienti, chiamate “linfociti T” (Dupré et al, Immunity 2002 e Molecular Therapy, 2004).

La correzione dei “linfociti T” però era insufficiente, perché molte manifestazioni della sindrome sono dovute a difetti in altri tipi di cellule.  Il modo più efficace per correggere tutti i tipi di cellule del sistema immunitario e del sangue sarebbe stato prelevare le cellule del midollo osseo da pazienti, “curarle” in laboratorio, e risomministrargliele.  Il midollo osseo corretto avrebbe dato origine a tutti i tipi di cellule del sangue, anch’esse corrette, e grazie alla sua capacità di autorigenerazione, il beneficio sarebbe durato per tutta la vita del paziente.  Prima di passare alla sperimentazione umana, l’Istituto Superiore di Sanità aveva però richiesto di provare che la terapia genica fosse sicura ed efficace sui topi.

Accettai con entusiasmo.  Mi furono consegnati sei topi con un difetto genetico uguale a quello dei pazienti, e per prima cosa li feci accoppiare.

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I topi protagonisti della ricerca sono simili a questo.

Nelle condizioni assolutamente sterili di un moderno stabulario, i topi, pur avendo un sistema immunitario compromesso, non mostravano segni d’infezione, si accoppiavano tranquillamente e vivevano per oltre due anni, fino alla vecchiaia.  La colonia piano piano si espanse, fino a quando non fu abbastanza numerosa da consentire l’esecuzione degli esperimenti richiesti.

Potevamo partire.  Per prima cosa avevamo bisogno di ottenere il midollo osseo. Purtroppo la procedura di raccolta del midollo non consentiva la sopravvivenza dei topi donatori.  La buona notizia è che un donatore forniva midollo per 2-3 topi riceventi. Inserivamo quindi il gene terapeutico nelle cellule del midollo, e le somministravamo a topi ammalati seguendo una procedura di trapianto di midollo piuttosto simile a quella effettuata sui pazienti.

Dopo un paio di mesi, il successo: le cellule del sistema immunitario e del sangue dei topi, cui prima mancava il gene terapeutico, lo esprimevano, e i difetti non solo dei “linfociti T”, ma anche quelli di molte altre cellule del sistema immunitario (come i “linfociti B” e le “cellule dendritiche”) e del sangue (come le piastrine, responsabili della coagulazione), risultavano corretti!

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Anni passati a trasformare qualcosa che non possiamo neppure vedere.

Per assicurarci che i topi non sviluppassero reazioni avverse, li osservammo per un anno, circa la metà della loro vita naturale. Con l’avanzare dell’età dei topi, osservammo l’insorgenza di qualche tumore, che analizzammo approfonditamente per capire se fosse dovuto alla terapia o ad altri fattori.  Le nostre analisi confermarono che tutti i tumori erano indipendenti dalla terapia somministrata. Per tutti questi studi usammo circa 350 topi (Dupré Marangoni et al, Human Gene Therapy 2006; Marangoni et al, Molecular Therapy 2009).

Contemporaneamente, gli altri miei colleghi in laboratorio si dedicarono allo studio di altri aspetti della terapia, come per esempio l’inserimento del gene terapeutico in cellule del midollo osseo di pazienti (Charrier Duprè Scaramuzza et al, Gene Therapy 2007; Scaramuzza et al, Molecular Therapy 2013), o analizzarono più approfonditamente la correzione di specifici tipi di cellule dopo la terapia genica nei topi (Bosticardo et al, Journal of Allergy and Clinical Immunology 2011; Catucci et al, Gene Therapy 2012). Questo fu finalmente sufficiente per l’Istituto Superiore di Sanità: la sperimentazione sull’ammalato, quello vero, poteva partire.

bimbi

I sei bambini su cui sono stati fatti i trial clinici, le vere “cavie umane”.
Per tutelarli al massimo è indispensabile che le cavie animali facciano da filtro ad eventuali problemi che non si possono osservare in vitro.

Il resto è storia recente.  Nel numero di Luglio 2013 della prestigiosissima rivista Science sono stati descritti i risultati della terapia genica nell’uomo.  Sei bambini, tre malati di Leucodistrofia Metacromatica e tre con la sindrome di Wiskott-Aldrich (la malattia di cui abbiamo descritto la ricerca), prima ammalati e per cui non esisteva un donatore di midollo compatibile, sono stati curati con la terapia genica.  I risultati sono sorprendenti: i bambini non solo sono protetti da emorragie e da infezioni, ma vanno anche a scuola, interagiscono con gli altri bambini, insomma hanno una vita normale. (Aiuti et al, Science 2013).

A tutti noi che abbiamo contribuito alla messa a punto della terapia rimane una gioia profonda, quella di avere lavorato tanto, e sacrificato le vite di molti topi, per uno scopo altissimo: dare una possibilità di vita a tre bambini, e chissà quanti di più nel futuro.  La ricerca però non finisce certo qui.  La terapia genica della Wiskott-Aldrich dovrà essere costantemente aggiornata, per esempio, rispetto ai sempre nuovi reagenti che consentono l’inserimento del gene terapeutico.  Inoltre, l’esperienza accumulata con la Sindrome di Wiskott-Aldrich sarà preziosa nella lotta ad altre terribili malattie genetiche. Il lavoro del ricercatore non finisce mai!

FM-2

Chiunque abbia partecipato alla ricerca, anche quelli che hanno contribuito nelle parti iniziali, più di dieci anni fa, ha buoni motivi per essere felice, soprattutto i malati.

Francesco Marangoni ha conseguito la Laurea in Biotecnologie Mediche all’Università di Bologna nel 2001, il Master in Bioinformatica all’Università di Torino nel 2003 e il Dottorato di Ricerca in Medicina Molecolare all’Istituto San Raffaele di Milano nel 2007. E’ autore di 14 pubblicazioni scientifiche, alcune delle quali su riviste di prestigio come Immunity, The Journal of Experimental Medicine e Nature, ed ha ricevuto 13 riconoscimenti per la sua attività scientifica. Lavora al Massachusetts General Hospital e alla Harvard Medical School di Boston dove è stato recentemente promosso ad Assistente Immunologo.  

Nei video che seguono potrete vedere Luigi Naldini e Alessandro Aiuti che parlano di Telethon e dei risultati ottenuti con la ricerca di questa terapia (la cui base è comune in tutte e tre le malattie), sperimentata su topi, e trasferita sui bambini, presenti anch’essi nei video.

Wiskott-Aldrich

Leucodistrofia Metacromatica

ADA-SCID

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