Depotenziare il muscolo e renderlo meno rigenerativo per proteggerlo dai danni causati dalla distrofia muscolare. È questa l’idea alla base di uno studio di ricerca italiano che suggerisce una nuova e inaspettata direzione da seguire nell’ambito delle strategie terapeutiche per la Duchenne.

Alla XV Conferenza Internazionale sulla distrofia muscolare di Duchenne e Becker, organizzata da Parent Project onlus lo scorso febbraio a Roma, sono state illustrate le ultime novità provenienti dal mondo della ricerca. Non si è parlato solo di aggiornamenti sulle sperimentazioni cliniche, sono ormai una sessantina i trial in corso nel mondo per la Duchenne (DMD) e Becker (BMD), ma anche di ricerca di base, senza la quale tutti i progressi ottenuti negli ultimi anni su questa patologia non sarebbero mai stati possibili.

Tra le novità della ricerca accademica ha riscosso molto interesse, sia tra i pazienti e famiglie sia tra i ricercatori, lo studio guidato dalla Professoressa Graziella Messina - del Dipartimento di Bioscienze dell’Università di Milano - che propone una possibile strategia alternativa, rispetto al panorama internazionale attuale, per combattere il processo di infiammazione e di degenerazione muscolare tipico della distrofia muscolare di Duchenne. Graziella Messina ha raccontato all’Osservatorio Malattie Rare i risultati ottenuti e i futuri obiettivi per questo nuovo filone di ricerca.

Come nasce questo suo progetto che mira ad un approccio terapeutico completamente diverso rispetto a ciò che è stato fatto finora nel campo della Duchenne?
Una delle caratteristiche principali alla base della fisiopatologia della distrofia muscolare di Duchenne (DMD) è un circolo vizioso di degenerazione e rigenerazione continua del muscolo scheletrico che, con il tempo, porta alla necrosi del tessuto muscolare. Questo viene progressivamente e completamente sostituito con tessuto cicatriziale, fibrotico e adiposo. Negli ultimi venti anni molti studi si sono concentrati sull’identificazione e sullo sviluppo di molecole in grado di aumentare la massa muscolare e di potenziare la rigenerazione del muscolo. Partendo dal presupposto che un muscolo potenziato, ovvero con maggiore massa e più rigenerante, potesse affrontare meglio i danni causati dalla Duchenne. Tuttavia, una serie di studi clinici ideati su questo modello non hanno poi dato gli effetti desiderati, o comunque hanno mostrato risultati controversi. Io mi sono invece basata su dei vecchi lavori che dimostravano che i muscoli a contrazione lenta, e che rigenerano più lentamente, sono quelli che vengono preservati di più nei pazienti con distrofia muscolare, ovvero sono quelli che degenerano più tardi. Il mio pensiero quindi è stato: piuttosto che potenziare un muscolo di per sé fragile come quello distrofico, spingendo le cellule staminali muscolari a differenziare e rigenerare in continuazione con il pericolo di un veloce esaurimento, non sarebbe meglio depotenziarlo e far si che il tessuto muscolare rigeneri più lentamente ma sia in qualche modo protetto? E da qui è partito il mio filone di ricerca.

I suoi studi in questa direzione si basano su una proteina chiamata Nfix. Chi è, cosa fa e perché ha puntato su questa molecola?
Il tutto nasce in realtà da un lavoro di biologia dello sviluppo che ho pubblicato nel 2010 quando lavorava come Post-Dottorato nel gruppo di Giulio Cossu. Il lavoro ha dimostrato che Nfix è un fattore di trascrizione che ha un ruolo essenziale per lo sviluppo del tessuto muscolare scheletrico sia nel periodo prenatale che postnatale, in particolare regola sia il tipo di contrazione muscolare (lenta o veloce) sia la rigenerazione muscolare. Ad esempio, nei topi Nfix è necessario per il passaggio dalla miogenesi embrionale, in cui le fibre muscolari hanno una contrazione di tipo lenta, alla miogenesi fetale, in cui le fibre hanno invece una contrazione di tipo veloce. E con una serie di esperimenti avevamo dimostrato che Nfix agisce anche nel topo adulto: i topi che mancano della proteina funzionale hanno tutti una muscolatura a metabolismo contrattile lento con un processo rigenerativo rallentato. Insomma, Nfix mi è sembrato un candidato ideale per andare a verificare e approfondire la mia ipotesi di partenza.

Ci può raccontare gli studi condotti e i risultati ottenuti?
Certo, ovviamente si tratta di studi preclinici e preliminari, effettuati su topi, per dimostrare il “proof of principle” come si usa dire, ovvero la prova che il concetto di partenza è giusto. La domanda che ci siamo posti, con il mio gruppo di ricerca, è stata: se invece di potenziare la rigenerazione cerchiamo di renderla più lenta, riusciamo a preservare la morfologia e la funzionalità del muscolo nel tempo? Come prima cosa abbiamo incrociato un topo mancante di Nfix, che ha una contrazione muscolare di tipo lento e una rigenerazione rallentata, con un topo modello per la distrofia muscolare. Abbiamo così ottenuto dei topolini distrofici in cui non si esprime Nfix. Studiando i muscoli di questi topi abbiamo riscontrato dei risultati sorprendenti: un netto miglioramento della morfologia di tutti i muscoli osservati, compreso il diaframma, con una riduzione dell’infiammazione e della fibrosi. Inoltre, un dato importante è che l’effetto persiste nel tempo, fino a 12 settimane dalla nascita, e che questo miglioramento morfologico è associato ad un miglioramento funzionale. Effettuando dei test nei quali si fanno correre i topi su un “tapis roulant” abbiamo potuto osservare che il topo distrofico, a contrazione lenta, ha una resistenza nettamente superiore al topo distrofico: corre più a lungo. Corre persino di più rispetto a un topo sano. Insomma, una sorta di “topo distrofico maratoneta” in cui la contrazione e rigenerazione lenta rende i muscoli più performanti preservandoli dal danno muscolare normalmente provocato dalla distrofia. Per essere sicuri che questi risultati fossero riconducibili all’assenza di Nfix, abbiamo deciso di fare l’esperimento al contrario, ovvero abbiamo creato dei topolini distrofici in cui la proteina in questione è prodotta in eccesso. Come ci aspettavamo, questi topi mostrano un peggioramento della morfologia del tessuto muscolare scheletrico con uno stato degenerativo molto avanzato.

Negli esperimenti che ha illustrato parliamo però di topi distrofici in cui Nfix manca già dalla nascita, e anche prima. Un approccio, semmai sviluppabile, non applicabile a dei pazienti Duchenne.
Si, questo è assolutamente vero. Nei pazienti DMD la diagnosi non arriva subito, ma generalmente tra i 4 e 6 anni, quando il muscolo è già compromesso. E proprio per questo motivo abbiamo deciso di studiare cosa succede se si induce l’inibizione di Nfix quando i topi hanno cinque settimane, ovvero quando i segni della patologia sono già conclamati. Già dopo due settimane dall’inibizione della proteina, effettuata con tecniche di “silenziamento”, si può osservare un miglioramento morfologico del tessuto muscolare scheletrico, con una riduzione della componente infiammatoria, della fibrosi e della degenerazione in generale. Questi risultati mi fanno veramente pensare che stiamo andando nella direzione giusta.

Una direzione che però va controcorrente nel panorama scientifico attuale della Duchenne.
Si, più di tutto questo lavoro scardina ciò che è stato suggerito finora da parte della comunità scientifica. Come ho spiegato inizialmente, fino ad oggi alcuni filoni di ricerca hanno puntato al potenziamento dei muscoli distrofici, questo è quello che viene fatto ad esempio con gli studi in corso basati sugli inibitori della miostatina che inducono un aumento della massa muscolare. Come dico sempre: è come voler mettere il motore di una Ferrari in una carrozzeria di una vecchia Fiat 500, la 500 non reggerebbe. Il paziente con la DMD ha una struttura muscolare estremamente fragile, se si spinge un muscolo strutturalmente debole a lavorare di più con un motore molto potente, in questo caso il motore rigenerativo, lo si rompe. Nel breve termine questa strategia può funzionare ma credo che a lungo termine si otterrebbe l’effetto opposto, ovvero la totale degenerazione. Potenziare il muscolo è un approccio che può andar bene per miopatie secondarie in cui il muscolo è strutturalmente integro ma è atrofico perché non innervato. Questo è il caso della SLA o della Sclerosi Multipla. Nel caso della Duchenne io sono assolutamente convinta che bisogna cambiare direzione e depotenziare il muscolo. Magari ci vorrà un po’ di tempo prima che questa mia teoria prenda piede, e sicuramente ci vorranno ulteriori studi, ma sono molto fiduciosa.

Come pensa che questo nuovo filone di ricerca potrà integrarsi con i tanti e diversi studi preclinici e clinici in corso sulla Duchenne?
Ci tengo a sottolineare che l’approccio che propongo non è curativo, nel senso che in alcun modo può correggere la mutazione genetica alla base della patologia né va ad agire sul ripristino della distrofina, la cui assenza è alla base del danno muscolare nella DMD. Inibire Nfix rappresenta una strategia che potrebbe essere facilmente abbinata ad altri approcci terapeutici che sono attualmente in fase di sperimentazione clinica. È ormai chiaro, e condiviso dall’intera comunità scientifica, che qualsiasi terapia che sia di tipo cellulare, genica o farmacologica, per funzionare deve basarsi su un muscolo ancora morfologicamente e fisiologicamente in grado di funzionare. E questo è proprio il supporto che può dare l’approccio che stiamo studiando.

A questo riguardo, quali sono i prossimi passi?
Il nostro obiettivo adesso è di trovare una o più molecole che vadano ad inibire selettivamente l’espressione o la funzione di Nfix, e testarne poi l’applicabilità nella Duchenne. Al momento ci stiamo muovendo su tre diversi fronti. Da una parte vogliamo condurre uno screening su una libreria di molecole già note per vedere se una, più di una, o una combinazione di queste possano agire su Nfix. In secondo luogo l’idea è di disegnare delle molecole ad hoc che agiscano da inibitori di Nfix. Questa tecnica è molto più minuziosa rispetto alla precedente e permetterebbe di avere una molecola con un’alta efficienza e una riduzione degli effetti collaterali. Per fare ciò bisogna però conoscere la struttura esatta di Nfix, a questo scopo è in corso una collaborazione con dei biochimici per effettuare la cristallografia. Infine, vogliamo studiare i meccanismi molecolari a monte della proteina per poter individuare con esattezza dove e come agire. Di lavoro da fare ce ne è ancora tanto ma, come già detto, sono convinta che stiamo sulla strada giusta.

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