Malattie rare: craniosinostosi, verso cura non invasiva con silenziatore genico e stampa 3D

(Adnkronos) - Un 'silenziatore genico' (tecnicamente detto piccolo Rna interferente - siRna) veicolato localmente da nanoparticelle introdotte in un gel iniettabile prodotto tramite stampa 3D può spegnere il gene difettoso responsabile di gravi malattie rare, le craniosinostosi, caratterizzate da malformazioni del cranio, oggi risolvibili solo con interventi chirurgici invasivi eseguiti in pazienti neonati ed in seguito ripetuti durante l’età pediatrica. È la promessa che arriva dagli studi coordinati dalla professoressa Wanda Lattanzi, associata di Biologia cellulare e applicata all’Università Cattolica nel campus di Roma e medico genetista presso l’Unità operativa complessa di Neurochirurgia infantile della Fondazione Policlinico Universitario Agostino Gemelli Irccs, recentemente pubblicati sulle riviste Molecular Therapy Nucleic Acid e Regenerative Biomaterials. Le craniosinostosi sono malformazioni congenite dello sviluppo cranio-facciale, dovute alla prematura ossificazione e chiusura delle suture (le regioni elastiche che confluiscono nelle cosiddette fontanelle), con conseguente costrizione nella crescita del cervello e degli organi contenuti all’interno del cranio stesso. Le forme più gravi di craniosinostosi sono malattie genetiche rare, come la sindrome di Crouzon, che si verifica in circa 16,5 casi ogni milione di nati vivi, caratterizzata da deformità evidenti del cranio e del volto, che causano alterazioni della vista, dell’udito e della respirazione, che peggiorano progressivamente fino ad essere anche letali, se non si interviene precocemente.  La malattia è causata prevalentemente da mutazioni nel gene del recettore del fattore di crescita dei fibroblasti 2 (FGFR2), che causano l’accelerazione patologica dell’ossificazione nelle suture craniche ed il progressivo rapido esaurimento delle cellule staminali presenti al loro interno. Le mutazioni di FGFR2 si verificano solitamente 'de novo' (il paziente presenta la mutazione ma i genitori non ne sono portatori), facendo sì che i casi siano soprattutto sporadici e rendendo molto complicata la possibilità di diagnosi prenatale. La malattia viene di fatto solitamente diagnosticata alla nascita tramite esame fisico, tecniche di imaging e test genetici. Gli attuali protocolli terapeutici includono interventi chirurgici multipli, che iniziano a pochi mesi di vita con l'espansione neurochirurgica che serve a decomprimere il cranio e ridurre la pressione sul cervello in crescita, riducendo così al minimo le complicanze correlate. Il gruppo di ricerca coordinato dalla professoressa Lattanzi presso la Sezione di Biologia cellulare e applicata, diretta dalla professoressa Ornella Parolini, ordinario di Biologia cellulare e applicata all’Università Cattolica, nel Dipartimento di Scienze della vita e Salute pubblica, lavora da anni allo studio dei meccanismi di malattie genetiche e nel coinvolgimento delle cellule staminali dell’osso come attori principali e potenziali bersagli terapeutici in costante collaborazione con Alessandro Arcovito, professore ordinario di Biochimica presso il Dipartimento di Scienze biotecnologiche di base, cliniche intensivologiche e perioperatorie, la cui ricerca è focalizzata sullo sviluppo di 'nanoparticelle' biocompatibili, 'navette' microscopiche – già usate in medicina - che servono per veicolare farmaci e trasportarli in modo preciso e controllato solo nelle cellule dove devono agire. La ricerca traslazionale svolta dal gruppo - informa una nota - parte e si sostanzia dalla intrinseca collaborazione con l’equipe dei chirurghi della Uoc di Neurorchirurgia diretta da Gianpiero Tamburrini, professore associato di Neurochirurgia all’Università Cattolica, centro di riferimento in Italia e nel mondo per la cura e l’assistenza multidisciplinare dei pazienti con craniosinostosi, nella rete di riferimento europea per le malattie rare e complesse craniofacciali (https://www.ern-cranio.eu). Gli studi condotti negli anni hanno consentito di comprendere a fondo i meccanismi genetici e cellulari che portano alla prematura ossificazione delle suture nelle craniosinostosi e, più di recente, di sviluppare nuovi approcci terapeutici non invasivi. I risultati delle ultime ricerche sono stati recentemente pubblicati sulla rivista Molecular Therapy Nucleic Acid. In questo studio, realizzato dalla dottoressa Federica Tiberio, giovane ricercatrice di Biologia cellulare e applicata nel Dipartimento di Scienze della vita e Salute pubblica dell’Università Cattolica, sono stati messi a punto dei silenziatori genetici del gene mutato, rappresentati da piccoli Rna interferenti (siRNA) che ripristinano il corretto funzionamento del gene e quindi impediscono l’ossificazione prematura delle suture. Lo studio ha dimostrato che i siRNA sono in grado di correggere la funzione del gene mutato e rispristinare la corretta vitalità delle cellule staminali nei pazienti, mantenendo aperte le suture del cranio. Gli aspetti più innovativi di questo approccio biotecnologico risiedono nell’elevato livello di personalizzazione (i siRNA sono 'disegnati' per correggere specificamente il difetto genico identificato nel singolo paziente) e nella capacità dei siRNA di silenziare solo la versione ('allele') mutata del gene senza alterare la funzione della controparte 'sana', essenziale per il corretto mantenimento delle attività di cellule e tessuti del corpo. Per poter traslare la tecnologia nell’applicazione sul paziente, lo stesso team ha concluso un nuovo studio, pubblicato sulla rivista Regenerative Biomaterials, che ha integrato i siRNA in una strategia di ingegneria tissutale. Le giovani ricercatrici del team, le dottoresse Martina Salvati, Federica Tiberio e Noah Giacon, hanno sviluppato delle nanoparticelle in grado di trasportare il silenziatore genico e veicolarlo selettivamente all’interno delle cellule da 'correggere', per aumentarne la resistenza e garantire un prolungamento degli effetti terapeutici nel tempo dopo la somministrazione. Il sistema di rilascio combina un idrogel (materiale gelatinoso iniettabile) biocompatibile, con nanoparticelle di PLGA, creando un dispositivo medico iniettabile per via percutanea e modellabile per riempire i difetti ossei da trattare, utile per future applicazioni craniofacciali.  Le nanoparticelle - dettaglia la nota - hanno dimostrato un'elevata efficienza di incapsulamento dei siRNA, che, rilasciati dall’idrogel hanno dimostrato di poter causare fino al 90% di abbattimento del gene mutato e la capacità di sfuggire alla degradazione. Una volta stampato in 3D, il sistema ha mostrato un profilo di rilascio controllato, mantenendo il silenziamento genico funzionale fino a 20 giorni dalla somministrazione. Questa piattaforma multifunzionale non solo supporta la modulazione di FGFR2 nella malattia, ma promette anche di essere utilizzata a livello traslazionale come impalcatura personalizzabile per la somministrazione di altri composti bioattivi, migliorando i risultati della cranioplastica pediatrica. "I risultati sono significativi perché aprono la strada ad un approccio di medicina di precisione e minimamente invasivo per la cura della malattia di Crouzon e di altre sindromi con craniosinostosi" spiega Lattanzi che ha ottenuto diversi finanziamenti per supportare i suoi studi, dalla Regione Lazio, dal ministero della Salute (insieme a Luca Massimi, associato di Neurochirurgia all’Università Cattolica e dirigente medico della Uoc di Neurochirurgia Infantile), dalla fondazione Afm Telethon francese e dall’unione europea. "Naturalmente - continua - saranno necessari studi in modelli animali seguiti da trial clinici di sicurezza ed efficacia nell’uomo, processo che solitamente richiede diversi anni di sviluppo e autorizzazioni normative. Se tutto procede senza ostacoli significativi nella fase preclinica, è realistico ipotizzare che i primi studi clinici possano partire entro i prossimi 5 anni". "In prospettiva - conclude Lattanzi - questa linea di ricerca rappresenta un cambio di paradigma nella cura delle craniosinostosi: dalla chirurgia correttiva ripetuta a un intervento mirato sulle cause molecolari della malattia. L’integrazione tra genetica, nanotecnologie e stampa 3D apre scenari concreti per terapie personalizzate, meno invasive e potenzialmente applicabili già nelle primissime fasi di vita, con l’obiettivo di prevenire le malformazioni anziché limitarne le conseguenze, conclude la professoressa: un esempio di come la ricerca traslazionale possa trasformare scoperte di laboratorio in soluzioni cliniche innovative per malattie rare ancora prive di alternative terapeutiche efficaci".  [email protected] (Web Info)