Sistemi di trasporto genico con vettori adenovirali nella terapia genica della SMA
dott. David T. Curiel - Gene Therapy Center, University of Alabama

L'individuazione del difetto molecolare genetico che causa la SMA ha portato allo sviluppo di approcci terapeutici basati sulla correzione genetica. Questa "terapia genica" è stata proposta per la cura di un certo numero di malattie ereditarie e acquisite delle quali sia conosciuto a livello molecolare il processo patologico. Tale terapia inoltre ha trovato applicazione in alcune malattie degenerative del sistema nervoso centrale quali la sclerosi laterale amiotrofica (ALS) e l'atrofia muscolare spinale (SMA). Un ruolo fondamentale nella realizzazione di tale terapia genica assume la capacità di trasferimento del materiale genico corretto alle cellule-bersaglio con una sufficiente efficienza e specificità. Gli scienziati hanno ormai ben definito i geni oggetto di un intervento terapeutico nella SMA; inoltre la comprensione della biologia della malattia ha reso chiaro il concetto che la fornitura di geni sani, una volta realizzata, consentirà la protezione dei motoneuroni spinali. Tutto ciò dunque rappresenta il motivo fondamentale per prendere in considerazione l'approccio genico nella terapia della SMA.

Un certo numero di veicoli di trasporto genico, o "vettori", è stato proposto per la terapia genica della SMA; sebbene entrambi i vettori virali e non virali siano potenzialmente impiegabili a questo scopo, le specificità della terapia genica nella SMA hanno portato molti ricercatori a focalizzare la propria attenzione sui vettori di origine virale. Ciò è dovuto al fatto che la terapia genica nella SMA necessita di vettori di trasporto genico ai motoneuroni spinali con altissima efficienza, nel contesto di uno schema di trasporto in vivo (nell'individuo). In quest'ottica i vettori virali hanno dimostrato un'impareggiabile efficienza nel compimento del trasporto genico in vivo, consigliandone così il loro impiego nella terapia genica della SMA.

Un candidato particolarmente promettente è il vettore adenovirale ricombinante (Ad): esso deriva da un agente virale, l'adenovirus, eziologicamente "inerte". L'associazione tra adenovirus e malattie umane benigne ne consente l'utilizzo con un buon margine di sicurezza. Inoltre l'adenovirus è uno dei micro-organismi maggiormente studiati e dunque soggetti a manipolazioni genetiche. Quindi la sicurezza e la conoscenza di base degli adenovirus ne ha permesso l'intensivo impiego nei trial clinici per la terapia genica sull'uomo. E' da sottolineare che i vettori adenovirali sono stati impiegati per numerosi approcci terapeutici genici nelle malattie del sistema nervoso centrale. Oltre alle considerazioni già fatte, l'adenovirus è particolarmente indicato nelle applicazioni che sfruttano la sua abilità di efficiente trasporto genico alle cellule del sistema nervoso centrale, una volta introdotto nei tessuti malati. Tuttavia per la SMA è importante che il trasporto genico sia effettuato selettivamente su una sottostruttura del sistema nervoso centrale, i motoneuroni spinali; ciò dunque impone che l'adenovirus sia adeguatamente "istruito" per il riconoscimento delle cellule motoneuronali spinali. A questo proposito un vantaggio aggiuntivo degli adenovirus è che questa istruzione, o "tropismo", è già stata sfruttata in parecchie occasioni e diverse metodiche hanno specificamente permesso la calibrazione dell'adenovirus nell'ottica di un selettivo trasporto genico alle cellule-bersaglio. Questa proprietà degli adenovirus li raccomanda ancora di più quale veicolo nella terapia genica della SMA. La calibrazione degli Ad onde raggiungere i motoneuroni spinali permetterebbe dunque la realizzazione di un vettore, al momento solo teorico, capace di integrare i requisiti dell'efficienza e della specificità necessari per la terapia genica della SMA.

I vettori adenovirali hanno purtroppo alcuni limiti rilevanti. Il principale è che la grandezza dei geni trasportati dal vettore deve essere relativamente piccola, approssimativamente 8000 paia di basi. Questa restrizione ha chiaramente limitato l'utilizzo degli adenovirus sono alle applicazioni in cui il gene terapeutico sia di dimensioni inferiori a questo valore. Da notare però che una nuova generazione di adenovirus, cosiddetti "gutted" (svuotati), ha permesso l'espansione delle capacità di trasporto del vettore. Attualmente questa capacità, di circa 25000-30000 paia di basi, è commisurata alle necessità della SMA.
Un secondo limite degli adenovirus è costituito dalla risposta immunitaria dell'organismo, che può limitare il conseguimento a lungo termine dell'espressione genica necessaria alla terapia genica per la SMA. Anche qui i gutted Ad consentono una riduzione della risposta immunitaria verso il vettore, avendo essi una ridotta capacità di espressione delle proteine virali e permettendo dunque quella necessaria maggiore espressione genica terapeutica a lungo termine.

In sostanza, sebbene le applicazioni pratiche evidenzino alcuni limiti degli adenovirus, le nuove, più avanzate generazioni di Ad offrono un mezzo per aggirare questi limiti. Oltre agli adenovirus vi sono alcuni altri sistemi di trasporto che sembrano offrire buone prospettive nella terapia genica contro la SMA. Questi includono i lentivirus (adeno-associated virus AAV) e altri ancora. Ciascuno di questi sistemi possiede delle caratteristiche che potenzialmente li rende utili nella terapia genica, ma anche dei limiti che non ne fanno dei candidati ideali, nella loro attuale struttura. Ciò nonostante anche questi vettori, come abbiamo visto per gli adenovirus, potranno essere migliorati. Nel complesso lo studio della terapia genica per la SMA permetterà lo sviluppo di un sistema di vettori per il trasporto genico in possesso di quelle proprietà critiche in grado di mantenere la promessa terapeutica insita nel concetto di terapia genica.

Marzo 2003