Oamenii de ştiinţă au identificat o fereastră biologică rară, imediat după naştere, care permite transferul eficient al genelor direct în celulele stem hematopoietice circulante. Această abordare ar putea elimina necesitatea transplantului şi a chimioterapiei în tratamentul unor afecţiuni genetice grave ale sângelui, oferind soluţii mai puţin invazive pentru terapia genică.
O echipă de cercetători de la Institutul San Raffaele-Telethon pentru Terapie Genică (SR-Tiget), din Milano, Italia, a identificat o perioadă specifică, imediat după naştere, în care celulele stem hematopoietice circulante pot fi eficient ţintite prin terapie genică administrată direct în organism.
Studiul, publicat recent în revista Nature, deschide noi perspective terapeutice pentru tratarea unor boli genetice ale sângelui fără a mai fi necesar transplantul de celule stem sau chimioterapia.
Institutul SR-Tiget este recunoscut la nivel internaţional pentru expertiza sa în terapia genică bazată pe vectori lentivirali şi pentru transpunerea cercetării avansate în aplicaţii clinice.
Progres în terapia genică in vivo
Terapia genică realizată cu vectori lentivirali a înregistrat deja succese clinice notabile în varianta sa ex vivo, adică atunci când celulele stem ale pacientului sunt modificate genetic în laborator şi reinfuzate după chimioterapie.
Un exemplu semnificativ este terapia genică pentru leucodistrofia metacromatică (abreviată în engleză ca MLD), o boală rară neurometabolică, cauzată de deficitul enzimei lizozomale arilsulfataza A (ARSA), dezvoltată la SR-Tiget aprobată şi în Europa.
Cu toatea acestea, procedura presupune intervenţii medicale agresive şi un consum semnificativ de resurse medicale şi umane.
Studiul de faţă explorează o alternativă: livrarea vectorilor lentivirali direct în circulaţie, o strategie cunoscută ca terapie in vivo.
Cercetătorii au constatat că la şoarecii nou-născuţi, şi până la două săptămâni de viaţă, există un număr semnificativ mai mare de celule stem hematopoietice şi progenitoare (HSPC) în sângele circulant, comparativ cu animalele mai în vârstă.
Această fereastră postnatală timpurie permite administrarea terapiei genice printr-o simplă injecţie intravenoasă, conducând la integrarea pe termen lung în măduva osoasă a celulelor modificate şi la producerea susţinută de celule sanguine mature din multiple linii celulare hematopoietice.
„După naştere, celulele stem din sânge trebuie să migreze din ficat, unde au stat pe parcursul sarcinii, către reşedinţa lor definitivă din măduva osoasă. Am descoperit că în timpul acestei migraţii, ele pot fi accesate mai uşor de vectorii administraţi intravenos, permiţând modificarea lor genetică fără a fi nevoie de recoltare şi manipulare exterioară”, explică dr. Michela Milani, autoarea principală a studiului, într-un comunicat al IRCCS-Spitalul San Raffaele (Grupul San Donato).
Beneficiu terapeutic în modele de boală
Metoda a fost testată pe modele de şoarece pentru trei boli genetice:
- ADA-SCID: imunodeficienţă severă determinată de absenţa limfocitelor funcţionale.
- Osteopetroza autozomal recesivă: boală osoasă cauzată de disfuncţia celulelor din sânge implicate în remodelarea osoasă.
- Anemia Fanconi: sindrom de insuficienţă medulară asociat cu defecte în repararea ADN-ului, afectând în special celulele stem. Studiile asupra modelului de anemie Fanconi au fost realizate în colaborare cu grupul de cercetare CIEMAT/CIBERER, din Madrid, Spania.
În toate cele trei modele, transferul genic in vivo (administrarea directă a terapiei genice în organism) a generat beneficii terapeutice semnificative, prelungind supravieţuirea.
În cazul anemiei Fanconi, celulele stem corectate au repopulat progresiv sistemul hematopoietic, prevenind pierderea funcţiei măduvei osoase şi replicând beneficiul de supravieţuire observat anterior în studiile clinice efectuate la pacienţi.
Pentru a extinde fereastra de tratament şi a creşte numărul de celule stem circulante, cercetătorii au utilizat agenţi de mobilizare aprobaţi clinic (G-CSF şi Plerixafor), care stimulează migrarea celulelor stem din locurile unde acestea sunt stocate în mod natural, cum ar fi măduva osoasă, către sângele circulant, ceea ce a dus la o absorbţie mai eficientă a materialului genetic şi a făcut posibilă utilizarea metodei şi la şoarecii mai în vârstă.
Totodată, echipa a optimizat vectorii lentivirali pentru o stabilitate şi o absorbţie crescută.
Pasul următor: etapa de pregătire pentru utilizare la pacienţi, prin validarea în studii clinice
Este relevant faptul că cercetătorii au detectat prezenţa acestor HSPC în sângele nou-născuţilor umani şi în primele luni de viaţă, similar observaţiilor la şoareci. Aceste date susţin ipoteza existenţei unei ferestre terapeutice similare şi la om.
„Studiul nostru demonstrează fezabilitatea livrării in vivo a vectorilor lentivirali către celulele stem hematopoietice în primele zile de viaţă, ca strategie de terapie genică pentru boli hematologice. Chiar dacă eficienţa este în prezent mai scăzută decât în abordările ex vivo consacrate, ea ar putea fi suficientă, dacă se confirmă şi la nou-născuţi umani, pentru tratarea unor afecţiuni precum imunodeficienţele severe sau anemia Fanconi”, afirmă dr. Alessio Cantore, coordonator de grup în cadrul laboratorului de Terapie Genică Hepatică de la SR-Tiget.
În cazul adulţilor, celulele stem recoltate din sânge, chiar şi atunci când sunt dirijate să migreze din nişele lor naturale din ţesuturi, au nevoie de stimuli suplimentari pentru a putea fi modificate eficient prin terapie genică, notează autorii.
În schimb, la începutul vieţii, aceste celule nu doar că sunt prezente în număr mai mare în circulaţie, dar prezintă şi o capacitate crescută de a răspunde la tratamentul genic.
Cercetările viitoare vor investiga mecanismele biologice care stau la baza acestei sensibilităţi crescute şi vor explora modalităţi de a recrea acest mediu favorabil şi la vârste mai avansate.
