Rintracciare le vie molecolari alla base della SLA
La sclerosi laterale amiotrofica (SLA) è una malattia neurodegenerativa terminale che comporta la perdita dei motoneuroni(si apre in una nuova finestra) cerebrali e del midollo spinale, che controllano i muscoli volontari. Si tratta della malattia del motoneurone più diffusa. «Purtroppo, la maggior parte dei pazienti muore da due a cinque anni dalla diagnosi ed esistono solo pochi farmaci approvati in grado di aiutare alcuni di loro, con molti studi clinici che non sono andati a buon fine», afferma Edor Kabashi, coordinatore del progetto ALS-Networks, finanziato dal Consiglio europeo della ricerca(si apre in una nuova finestra). Negli ultimi due decenni, la ricerca ha identificato oltre una dozzina di geni con mutazioni patogene in alcuni pazienti con SLA. Inizialmente si credeva che tali geni, espressi in quasi tutti i tipi di cellule, non fossero correlati alla SLA, ma proprio questi sono oggi al centro della ricerca di nuove terapie. ALS-Networks si prefiggeva di identificare le vie comuni in cui questi geni mutati potrebbero interagire, per svelare in che modo le espressioni genetiche alterate potrebbero causare la degenerazione dei motoneuroni. Il progetto ha concentrato l’attenzione su quattro geni che risultano comunemente mutati nei casi di SLA. «I percorsi che abbiamo identificato sembrano essere condivisi non solo nei nostri modelli, ma anche in altri modelli animali e nei motoneuroni indotti di pazienti con SLA. Sono certo che siamo sulla strada giusta per ottenere importanti progressi terapeutici», aggiunge Kabashi, attivo presso l’Istituto Nazionale per la salute e la ricerca medica francese (Inserm)(si apre in una nuova finestra), che ospita il progetto.
Modelli transgenici di pesce zebra
I pesci zebra sono ottimi organismi modello poiché presentano gli stessi geni mutati e deregolati dei pazienti affetti da SLA. Utilizzando le tecniche Crispr/Cas9(si apre in una nuova finestra), il progetto ha preso di mira regioni specifiche del genoma del pesce zebra per eliminare i geni della SLA e/o introdurre mutazioni riscontrate nei pazienti. In questo modo è stata creata una serie di pesci zebra mutanti di delezione(si apre in una nuova finestra) con cui studiare i quattro geni della SLA oggetto dell’indagine: C9orf72, SQSTM1, TDP-43 e FUS. In particolare, i modelli di pesce zebra vertebrato relativi a C9orf72 hanno contribuito a identificare un marcatore patologico per la SLA. «Abbiamo scoperto che la sovraespressione di proteine note come ripetizioni dipeptidiche aggrava il danno motorio in determinate condizioni genetiche, portando alla neurodegenerazione», osserva Kabashi. Combinando tecniche come la purificazione e l’analisi omica dei motoneuroni di questi modelli, sono state identificate due vie condivise che contribuiscono al declino dei motoneuroni. La prima è la compromissione del metabolismo dei mitocondri, fondamentale per il mantenimento dell’energia cellulare. La seconda è l’interruzione dell’autofagia, ovvero del processo di rimozione cellulare di componenti vecchi o danneggiati. La squadra ha inoltre sviluppato un modello di pesce zebra con un gene FUS disattivato, che ha dimostrato ridotte capacità di nuoto e una mortalità maggiore rispetto ai gruppi di controllo. Il progetto ha collaborato con consorzi internazionali per studiare come le interazioni genetiche possano influenzare le varianti genetiche che causano la malattia, e dunque rappresentare fattori di rischio. Il frutto del lavoro congiunto sono modelli di pesci zebra per altri due geni della SLA: GPX3(si apre in una nuova finestra) e NUP50(si apre in una nuova finestra). «Siamo entusiasti di approfondire ulteriormente queste varianti, che sembrano essere coinvolte in due meccanismi patogenetici fondamentali della SLA: lo stress ossidativo e il trasporto nucleo-citoplasmatico», spiega Kabashi. Inoltre, è stato sviluppato un modello per TBK1, un altro gene che l’équipe ha recentemente identificato nei pazienti con SLA (e in merito al quale sta attualmente preparando un articolo scientifico). L’inattivazione di questo gene comporta la degenerazione dei motoneuroni e l’attivazione della morte cellulare.
Vie comuni
Il gruppo di ricerca sta continuando a cercare le vie motoneuronali comunemente deregolate, che potrebbero rivelarsi un bersaglio valido per terapie che riducano le sofferenze dei pazienti con SLA e ne migliorino la qualità della vita. «Per entrambi i geni C9orf72 e FUS, che risultano frequentemente mutati, abbiamo già identificato alcuni composti in grado di ridurre la degenerazione dei motoneuroni e dei muscoli», aggiunge Kabashi. Kabashi spera di poter presto individuare i marcatori specifici alterati nei modelli di pesce zebra. Allo stesso modo, l’ordinamento attivato dalla fluorescenza delle cellule notoriamente colpite dalla SLA consentirà di definire ulteriormente le alterazioni cellulari specifiche. «L’identificazione di questi marcatori potrebbe condurre a progressi nella terapia genica della SLA, che dà buoni risultati nei casi di atrofia muscolare spinale, una patologia del neurosviluppo che colpisce anche i motoneuroni e i muscoli», conclude Kabashi.
