Scoperte illuminanti nelle cellule del sangue di pazienti con malattia di Huntington

Con le terapieTerapie Trattamenti di silenziamento genicoSilenziamento genico Un approccio per trattare la MH che usa molecole bersaglio per dire alle cellule di non produrre la proteina huntingtina tossica. che si stanno avvicinando alla clinica, è sorta una nuova domanda: come faremo a sapere se funzionano? Come possiamo capire se la quantità di proteina huntingtinaProteina huntingtina Proteina prodotta dal gene della MH. è ridotta nelle persone? Un nuovo lavoro da Londra e Basilea dimostra che la proteina huntingtinaProteina huntingtina Proteina prodotta dal gene della MH. è rilevabile nei campioni di sangue e che i suoi livelli cambiano nel corso della MH.

Perché la misurazione è così importante?

Una delle idee più fondamentali nella scienza è che dobbiamo essere in grado di misurare qualcosa prima di poterla studiare. Come facciamo a sapere se un farmaco funziona? Lo diamo a un gruppo di persone, diamo a un altro gruppo di persone molto simile una pillola di zucchero (“placeboPlacebo Un placebo è un farmaco fittizio che non contiene principi attivi. L'effetto placebo è un effetto psicologico che induce la gente a sentirsi meglio, anche se sta prendendo una pillola che non funziona.”) e poi misuriamo un sintomo in entrambi i gruppi di persone. Il farmaco è efficace se le persone che hanno ricevuto il farmaco stanno meglio di quelle che hanno ricevuto il placeboPlacebo Un placebo è un farmaco fittizio che non contiene principi attivi. L'effetto placebo è un effetto psicologico che induce la gente a sentirsi meglio, anche se sta prendendo una pillola che non funziona..

Studi come PREDICT-HD, TRACK-HD e altri ci hanno detto un’enorme quantità di informazioni su ciò che accade alle persone nel corso della MH. Siamo pronti, essenzialmente, a selezionare insiemi di sintomi in modo da poter misurare se i nuovi farmaci sono efficaci o meno.

Ma, a un livello più profondo – uno scienziato direbbe a livello molecolare – come facciamo a sapere che un farmaco funziona nel modo in cui pensiamo che dovrebbe? In alcuni casi, possiamo effettivamente misurare direttamente le azioni dei farmaci.

Ad esempio, molti milioni di persone assumono farmaci chiamati statine che prevengono gli attacchi di cuore riducendo il livello di colesterolo nel sangue. Possiamo capire se una statina sta funzionando, senza aspettare gli attacchi di cuore, semplicemente misurando i livelli di colesterolo nel sangue.

Ogni paziente con MH porta la stessa mutazione nel suo DNA – un’instabilità genetica vicino a un’estremità di un gene che chiamiamo gene MH. I geni sono usati dalle cellule come progetti per creare proteine – le macchine che svolgono la maggior parte del lavoro importante delle nostre cellule. Il gene MH dice quindi al corpo come produrre una proteina che, in modo un po’ confuso, chiamiamo ‘huntingtina’.

Una delle terapieTerapie Trattamenti più promettenti per la MH all’orizzonte è il silenziamento genicoSilenziamento genico Un approccio per trattare la MH che usa molecole bersaglio per dire alle cellule di non produrre la proteina huntingtina tossica., che mira a ridurre i livelli della proteina MH (huntingtina) nel cervello delle persone portatrici della mutazione MH. Poiché sappiamo che ogni singola persona affetta da MH ha una mutazione nello stesso gene, è facile immaginare che questo approccio sarebbe efficace.

Ma come faremo a sapere se i farmaci che progettiamo per silenziare il gene MH funzionano davvero? Nei topi e in altri organismi possiamo semplicemente prelevare campioni di cervello dagli animali dopo la loro morte e misurare i livelli della proteina huntingtinaProteina huntingtina Proteina prodotta dal gene della MH. con tecniche di laboratorio standard.

Ma non c’è modo di prelevare campioni di tessuto cerebrale da persone che partecipano a uno studio di silenziamento genicoSilenziamento genico Un approccio per trattare la MH che usa molecole bersaglio per dire alle cellule di non produrre la proteina huntingtina tossica.. Sarebbe ideale se potessimo misurare i livelli della proteina huntingtinaProteina huntingtina Proteina prodotta dal gene della MH. in campioni facili da raccogliere, come il sangue.

Un gruppo di scienziati guidato dalla Prof.ssa Sarah Tabrizi dell’University College London e dal Dott. Andreas Weiss dell’azienda farmaceutica Novartis si è proposto di utilizzare una tecnica sviluppata presso Novartis per misurare la proteina MH nel sangue dei volontari dello studio TRACK-HD.

Nuova tecnica apre a nuove domande

Il team ha utilizzato una tecnica molto sensibile chiamata “Time Resolved Fluorescence Resonance Energy Transfer” o TR-FRET. La tecnica utilizza una coppia di anticorpi – che sono proteine che si legano a un’altra proteina specifica – per etichettare l’huntingtina.

I dettagli tecnici sono estremamente complicati, ma l’idea di base è che quando si colpisce uno degli anticorpi con una certa frequenza di luce, questo fa sì che l’altro anticorpo emetta luce di una frequenza diversa. L’intensità di questa diversa frequenza di luce ci dice quanta proteina huntingtinaProteina huntingtina Proteina prodotta dal gene della MH. è presente. Il vantaggio di questo approccio è che è molto sensibile, il che consente al team di misurare i livelli della proteina huntingtinaProteina huntingtina Proteina prodotta dal gene della MH. da volumi molto piccoli di campioni biologici, come il sangue.

Il team di Tabrizi è da tempo interessato all’attivazione del sistema immunitario nella MH. Hanno pubblicato lavori che dimostrano che il sistema immunitario dei pazienti con MH sembra essere iperattivo. Questo potrebbe sembrare un bene, ma gli scienziati sanno che un’eccessiva attivazione del sistema immunitario può essere dannosa – e potrebbe persino influenzare ciò che accade nel cervello.

Dato questo interesse e la capacità di misurare la proteina huntingtinaProteina huntingtina Proteina prodotta dal gene della MH. da piccoli campioni, il team si è proposto di misurare quanta proteina huntingtinaProteina huntingtina Proteina prodotta dal gene della MH. fosse presente in diversi tipi di cellule nel sangue dei pazienti con MH. Poiché il sistema immunitario è in gran parte composto da cellule che circolano nel sangue, hanno ritenuto che misurare i livelli di huntingtina lì potesse essere utile.

Cosa hanno scoperto?

Ciò che hanno trovato è interessante e un po’ sconcertante. In diversi tipi di cellule immunitarie hanno riscontrato che i livelli complessivi della proteina huntingtinaProteina huntingtina Proteina prodotta dal gene della MH. erano invariati con il progredire della MH. Questa è una dimostrazione utile della loro tecnica e mostra che possono misurare accuratamente i livelli della proteina huntingtinaProteina huntingtina Proteina prodotta dal gene della MH. nelle cellule da piccoli campioni di sangue.

Il team ha quindi utilizzato anticorpi diversi nelle loro misurazioni, in modo da riconoscere solo la forma mutante della proteina huntingtinaProteina huntingtina Proteina prodotta dal gene della MH.. Ricordiamo che la stragrande maggioranza dei pazienti con MH (e tutti i partecipanti a questo studio) ha due tipi di proteina huntingtinaProteina huntingtina Proteina prodotta dal gene della MH.: normale e mutante.

Quando hanno misurato solo la forma mutante della proteina MH, il team ha osservato segnali aumentati nelle persone che avevano mostrato sintomi di MH per più tempo. Sembra quindi che le persone con MH più avanzata abbiano più huntingtina mutante nelle loro cellule immunitarie nel sangue. Questa scoperta è un po’ sorprendente, ma dovremmo preoccuparci di capire cosa sta succedendo?

Connessioni cervello/corpo

È qui che entra in gioco il potere degli studi osservazionali. Poiché il team ha esaminato i volontari che hanno fornito questi campioni di sangue, sono stati in grado di cercare correlazioni tra ciò che accadeva nel loro sangue e come stavano le persone in termini di sintomi di MH.

Ciò che hanno scoperto è che livelli più elevati di proteina huntingtinaProteina huntingtina Proteina prodotta dal gene della MH. mutante nelle cellule immunitarie del sangue erano chiaramente collegati a un maggiore carico di sintomi e anche associati a un aumento dell’atrofia cerebrale. Quindi, qualunque cosa stia causando l’aumento dei livelli di proteina huntingtinaProteina huntingtina Proteina prodotta dal gene della MH. mutante nelle cellule del sangue, è probabilmente degno di essere compreso e potrebbe dirci qualcosa di importante.

Esperimenti di follow-up suggeriscono che ciò che potrebbe effettivamente accumularsi nelle cellule del sangue dei pazienti con MH sono brevi frammenti della proteina huntingtinaProteina huntingtina Proteina prodotta dal gene della MH. più grande. Lavori precedenti di numerosi laboratori rivelano che la proteina huntingtinaProteina huntingtina Proteina prodotta dal gene della MH. viene tagliata in piccoli pezzi e che questi piccoli pezzi potrebbero essere particolarmente tossici per la cellula.

A cosa serve?

Questo lavoro è scientificamente intrigante perché suggerisce che potrebbe esserci accumulo e frammentazione della proteina huntingtinaProteina huntingtina Proteina prodotta dal gene della MH. nelle cellule immunitarie nel sangue dei pazienti con MH. Ci sono ancora alcuni misteri: cosa fa la proteina huntingtinaProteina huntingtina Proteina prodotta dal gene della MH. normale in queste cellule immunitarie? L’accumulo di proteina huntingtinaProteina huntingtina Proteina prodotta dal gene della MH. mutante è correlato all’aumentata attivazione del sistema immunitario nei pazienti con MH?

In termini di beneficio immediato, questo studio dimostra che è pratico misurare i livelli di proteina huntingtinaProteina huntingtina Proteina prodotta dal gene della MH. normale e mutata da campioni molto piccoli, il che è un importante progresso tecnico che avrà molti usi nella ricerca sulla MH. Inoltre, questa tecnica potrebbe essere utilizzata per monitorare i livelli di proteina huntingtinaProteina huntingtina Proteina prodotta dal gene della MH. mutante nel sangue, il che potrebbe fornire uno strumento utile per gli scienziati che progettano studi farmacologici – in particolare quelli focalizzati sul silenziamento genicoSilenziamento genico Un approccio per trattare la MH che usa molecole bersaglio per dire alle cellule di non produrre la proteina huntingtina tossica..

Una possibilità molto entusiasmante che deve essere ulteriormente indagata è se i livelli di proteina huntingtinaProteina huntingtina Proteina prodotta dal gene della MH. mutante nel sangue riflettano i livelli di huntingtina mutante nel cervello – essenzialmente, questo offre una finestra su ciò che sta accadendo nel cervello? Se così fosse, questo potrebbe essere un indicatore molto utile per capire se le terapieTerapie Trattamenti che mirano a ridurre i livelli della proteina huntingtinaProteina huntingtina Proteina prodotta dal gene della MH. mutante nel cervello stiano effettivamente funzionando.

Per saperne di più

• Manoscritto originale nel Journal of Clinical Investigation (accesso aperto)
• Descrizione originale del metodo utilizzato dal team per misurare i livelli di huntingtina nelle cellule del sangue (l’articolo completo richiede pagamento o abbonamento)