Viva la Vita Onlus - Associazione Sclerosi Laterale Amiotrofica

SLA, nuovi studi sull'uomo per una terapia mirata

Ricerca finanziata da Viva la Vita onlus
Una ricerca per la prima volta su cellule umane suggerisce il ruolo del tessuto muscolare nel determinare lo sviluppo della patologia

Per la prima volta nella storia della ricerca sulla sclerosi laterale amiotrofica, i ricercatori della Sapienza hanno condotto uno studio sperimentale direttamente su tessuti muscolari umani di pazienti affetti da SLA, fornendo importanti informazioni sul ruolo delle cellule muscolari nell’evoluzione della malattia sino ad ora considerata una patologia esclusiva dei motoneuroni.
Lo studio, nato dalla collaborazione tra i Dipartimenti di Neurologia e Psichiatria e di Fisiologia e Farmacologia della Sapienza e il Centro SLA del Policlinico Umberto I, è pubblicato sulla prestigiosa rivista internazionale Proceedings of National Academy of Science (PNAS).

La SLA è una patologia neurodegenerativa che determina, nelle persone colpite, una progressiva debolezza muscolare. La morte sopraggiunge nella maggior parte dei casi per insufficienza respiratoria. A oggi non esistono farmaci o terapie capaci di modificare l’andamento della malattia. Il solo farmaco consigliato dalla Food and Drug Administration (FDA) è il riluzolo che, statisticamente, prolunga la vita di circa tre mesi. Lo sforzo della ricerca nell’identificare i fattori predisponenti e le basi fisiopatologiche della malattia si è basato negli ultimi dieci anni prevalentemente su modelli sperimentali animali. Purtroppo tutte le terapie che hanno evidenziato un beneficio negli animali si sono dimostrate inefficaci sull’uomo; inoltre la maggior parte degli studi si è focalizzata sui meccanismi di degenerazione dei motoneuroni sia centrali che periferici.

I ricercatori della Sapienza, invece, partendo dall’ipotesi che anche le cellule muscolari, oltre a quelle nervose, siano coinvolte nell’evoluzione della malattia, hanno effettuato uno studio traslazionale utilizzando biopsie muscolari non invasive di pazienti SLA e di pazienti con denervazione traumatica.
«Abbiamo estratto membrane muscolari dai campioni – spiega Eleonora Palma del Dipartimento di Fisiologia e Farmacologia – e le abbiamo “microtrapiantate” in cellule uovo di una rana Xenopus. È stato così possibile studiare, grazie a tecniche elettrofisiologiche, l’attivazione dei recettori nicotinici muscolari umani che sono responsabili della contrazione».
L’esperimento può essere ripetuto nel tempo, dal momento che i preparati di membrane, dopo congelamento a basse temperature, possono essere usati anche dopo molti anni dalla biopsia.
Con altre metodiche, sono stati estratti dagli stessi campioni bioptici cellule staminali muscolari umane (cellule satelliti) in genere responsabili dei processi riparativi del muscolo.
I ricercatori sono riusciti a descrivere per la prima volta le caratteristiche fisiologiche di questi recettori nei pazienti SLA, evidenziando una ridotta sensibilità verso il neurotrasmettitore acetilcolina rispetto ai pazienti di controllo. Inoltre con queste metodiche è stato possibile controllare l’effetto di alcuni farmaci normalmente utilizzati nella terapia della SLA direttamente sul tessuto muscolare umano.
«Questa ricerca – afferma Maurizio Inghilleri del Dipartimento di Neurologia e Psichiatria – apre la possibilità di sperimentare in tempi rapidi gli effetti di nuovi farmaci per verificare fin dalle prime fasi della malattia potenzialità terapeutiche positive dell’efficienza muscolare sul singolo paziente».

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Mutazione genetica del recettore dell'acetilcolina, a cura del dr. Sabatelli

In relazione all'articolo "Rare Missense Variants of Neuronal Nicotinic Acetylcholine Receptor Altering Receptor Function Are Associated with Sporadic Amyotrophic Lateral Sclerosis" sulla mutazione genetica del recettore dell'acetilcolina nella SLA sporadica di Sabatelli et alii, pubblicato dalla Human Molecular Genetics, di seguito si riporta una nota esplicativa del dr. Mario Sabatelli riguardante i risultati della ricerca.

Premessa
L'ipotesi attualmente più accreditata è che la SLA sporadica sia una malattia genetica "complessa". Nelle malattie genetiche "semplici" l'alterazione di un singolo gene è di per sé sufficiente a provocare un danno grave alla cellula, per cui chi è portatore di una mutazione ha altissime probabilità di sviluppare la malattia che di conseguenza diventa ereditabile. Nelle malattie genetiche complesse, come la SLA, la demenza, l'ipertensione, il diabete, si pensa che la causa sia ugualmente genetica, ma in questi casi l'alterazione del DNA induce un danno lieve che da solo non produce malattia. Questo tipo di alterazione genetica può pertanto essere individuato anche nelle persone sane. La malattia si sviluppa solo se partecipano altri fattori, per esempio di tipo ambientale, responsabili anch'essi di un danno lieve. Quando per il concorso di più fattori viene superata una soglia di sicurezza, la cellula degenera.
Per stabilire se una particolare variante della sequenza del DNA è in relazione causale con una malattia, si determina la sua frequenza in un gruppo di pazienti e poi la si confronta con un gruppo di controlli sani. I calcoli statistici ci diranno se quella associazione è frutto del caso o ha una rilevanza sul piano patogenetico.
Gran parte degli studi sulla SLA si sono indirizzati, in questi anni, verso della ricerca dei fattori genetici predisponenti, ma i risultati sono stati fino ad ora poco significativi. Vi sono due metodologie differenti per la ricerca delle varianti geniche predisponenti le malattie complesse. Quella più utilizzata è detta Genome Wide Association Studies (analisi di associazione dell'intero genoma). E' noto che il genoma non è identico negli individui appartenenti alla specie umana, cioè la sequenza dei 3 miliardi di basi che costituiscono il DNA differisce in almeno due milioni di basi, senza che questo comporti patologie né necessariamente predisposizione ad esse. Queste variazioni "normali", chiamate polimorfismi comuni, sono presenti in almeno 1% della popolazione e sono in gran parte note. Secondo la metodica del GWA, si esamina un numero altissimo di tali polimorfismi noti (circa 300.000) distribuiti su tutto il genoma e si studia la loro frequenza in un gruppo di pazienti ed in quello di controllo.
Il secondo metodo si basa sulla constatazione che le sequenze del DNA degli individui divergono non solo per cambi di basi azotate "comuni", cioè presenti in almeno l'1% della popolazione normale, ma anche per sostituzioni di basi che sono "rare", perchè si ritrovano in percentuali comprese tra lo 0.1 e 1% della popolazione. Secondo molti scienziati è assai più verosimile che la predisposizione genetica alle malattie complesse sia riconducibile alla presenza delle varianti "rare" e non a quella delle varianti "comuni". Per studiare le varianti rare non si possono usare i metodi che analizzano l'intero genoma, come nel GWA, ma bisogna individuare dei "geni candidati" e se ne esamina la sequenza del DNA.
I singoli geni si scelgono sulla base di una ipotesi a priori di un loro possibile ruolo nella funzione e sopravvivenza delle cellule che ci interessa studiare.
La gran parte degli studi di genetica sulla SLA sporadica degli ultimi anni si sono basati sulla metodica del GWAS. Proprio negli ultimi mesi due studi, cui hanno collaborato ricercatori italiani, hanno condotto alla individuazione di geni "sospetti" di avere un ruolo nel causare o rallentare la SLA, ma la reale portata di questi risultati appare poco significativa.
Nel nostro studio abbiamo utilizzato invece la metodica della ricerca di varianti rare (mutazioni) nel gene candidato.

Il nostro studio è stato pubblicato sulla rivista "Human Molecular Genetics il giorno 23 luglio 2009.
Abbiamo studiato un gruppo di tre geni che codificano una proteina complessa delle cellule nervose chiamata Recettore Neuronale per l'Acetilcolina.
L'ipotesi a priori di un possibile ruolo di questi recettori nella causa della SLA e che ha portato alla scelta di questi geni si fonda sulla dimostrazione che il recettore per l'acetilcolina svolge un ruolo assai importante nel controllo della sopravvivenza delle cellule nervose ed in particolare dei motoneuroni. Inoltre questo recettore regola la capacità dei neuroni di rilasciare il glutammato, una sostanza il cui accumulo si pensa abbia un ruolo nella SLA.
I tre geni, che codificano tre parti diverse del recettore, sono stati sequenziati in 245 persone affette da SLA ed i risultati sono stati confrontati con 450 controlli sani.

Nei tre geni abbiamo trovato che le mutazioni (cioè la sostituzione di una base azotata con un'altra che comporta una modifica nella struttura del recettore) erano presenti nel 6% dei pazienti, mentre solo nell'1% dei controlli. Da punto di vista statistico questa differenza è molto significativa, cioè la probabilità che questa maggiore frequenza di mutazioni nei pazienti sia un semplice effetto del caso e non abbia un reale significato biologico è solo di 1/1000.
Abbiamo costruito in laboratorio il recettore con le mutazioni trovate nei pazienti e abbiamo studiato se cambiava la sua funzione.

I recettori neuronali per l'acetilcolina sono localizzati nella membrana delle cellule nervose dove funzionano come una finestra: si aprono e si chiudono secondo tempi rigidamente stabiliti quando vengono a contatto con sostanze chimiche come l'acetilcolina o la nicotina e fanno entrare nelle cellule ioni calcio. Come per il buon controllo dell'ambiente di una casa è fondamentale che le finestre siano aperte o chiuse secondo le necessità, anche il benessere delle cellule e strettamente dipendente dal buon funzionamento dei recettori per l'acetilcolina.
Lo studio in laboratorio ha dimostrato che la quasi totalità delle mutazioni genetiche del recettore osservate nei pazienti determina un'anomalia di funzione: i tempi di apertura della "finestra" sono nettamente superiori rispetto al recettore "normale" e fanno entrare più ioni calcio nelle cellule. Questo dato è di grande importanza perché, sulla base di altre ricerche, si pensa che un eccesso di calcio nelle cellule sia il meccanismo responsabile del processo degenerativo nella SLA.
In conclusione il nostro studio:

dimostra inequivocabilmente che i difetti (mutazioni) nei geni del recettore per l'acetilcolina sono più numerosi nelle persone con SLA;
evidenzia che tali le mutazioni alterano il funzionamento del recettore provocando un aumento degli ioni calcio all'interno delle cellule. Si tratta di una novità assoluta, la prima volta che si dimostra un possibile meccanismo di danno cellulare nella malattia;
tale meccanismo è plausibile perché vi sono numerosi studi che dimostrano che un eccesso di calcio nelle cellule nervose è responsabile di processi di degenerazione;
fornisce un modello reale (fino ad oggi solo teorico) di interazione tra fattori genetici predisponenti ed ambiente nella SLA. I recettori dell'acetilcolina possono essere, infatti, bersaglio di numerose sostanze ambientali, come nicotina, pesticidi e tossine batteriche, già considerati in passato fattori di rischio per questa malattia;
apre prospettive terapeutiche su basi razionali, essendo stato individuato uno dei meccanismi che provocano la malattia. Tutto ciò richiederà tempo e risorse economiche consistenti.

Prospettive future.
Tra i 23 ricercatori che hanno contribuito a questa ricerca vi è la consapevolezza di aver provocato una breccia in quella che fino ad oggi appariva una fortezza inaccessibile. Non sappiamo se questa breccia ci porterà in un vicolo cieco o ci permetterà di arrivare alle strutture portanti di questa costruzione mostruosa per minarne le fondamenta. Chiediamo di intensificare gli sforzi. La SLA produce effetti devastanti e per combatterla dobbiamo opporre un forza di pari entità. La nostra esperienza ha sicuramente dimostrato che l'iniziativa di alcune persone, sia nel campo scientifico che nella ricerca di risorse economiche, può dare risultati.

KIFAP3: il prof. Silani risponde alla richiesta di chiarimenti

Il risultato di un ampio studio di GWA in pazienti affetti da forma sporadica di Sclerosi Laterale Amiotrofica (SLA) è stato riportato sulla rivista PNAS USA nell' ambito di uno sforzo collaboratorivo guidato da John E. Landers e Robert H. Brown Jr. del Day Laboratory for Neuromuscular Research – University of Massachusetts Medical School di Boston cui ha contribuito anche l’IRCCS Istituto Auxologico Italiano – Università degli Studi di Milano ed il Centro “Dino Ferrari” nelle persone del Dott. Nicola Ticozzi e del sottoscritto. Tale analisi ha evidenziato che i Pazienti portatori di un polimorfismo genico nel promotore del gene KIFAP3 hanno una sopravvivenza aumentata di più del 30% rispetto alla media (14 mesi). Tale variante determina infatti una ridotta produzione della proteina KIFAP3 coinvolta nel trasporto degli organelli cellulari lungo gli assoni del motoneurone. I dati pubblicati, ottenuti su una vasta popolazione USA-Europa, necessitano di conferma con una serie di Pazienti più ampia. Infatti, precedenti dati di GWA non sono stati convalidati dopo studi di replica.
L'identificazione di KIFAP3 quale proteina implicata nella SLA è interessante e per vari motivi. Il principale è che KIFAP3 è uno dei responsabili del trasporto di molecole lungo il prolungamento dell' assone. Si profila quindi la possibilità concreta che la SLA nella forma sporadica riconosca come attore fondamentale della morte motoneuronale un trasporto anomalo di molecole da identificare. La ricerca oggi si rivolge quindi alla definizione dei meccanismi vicini a KIFAP3.
Corre l' obbligo di dire che la scoperta è di rilievo ma non ha una applicazione clinico-terapeutica immediata per il Paziente anche se potrebbe averne più di una nel prossimo futuro. Siamo attivamente impegnati, infatti, nello sviluppo di nuove evidenze sperimentali e, particolarmente, in uno studio di GWA Italiano volto a confermare e/o a definire nuovi geni associati alla SLA.
Il messaggio scientifico va soggetto a molte interpretazioni che talvolta vengono accentuate dalle aspettative e, trattandosi di SLA, è bene comprensibile il dramma di chi attende una risoluzione terapeutica alla propria malattia. Le evidenze scientifiche vanno però recepite per il loro valore ma anche per i loro limiti: ciò non è spesso facile.
Come sperimentatori affacciati ai pazienti siamo in una posizione molto particolare e sempre abbiamo cercato di trasmettere un messaggio onesto citando possibili implicanze di tali scoperte in modo aderente ai risultati ottenuti.

La ricerca di base sulla SLA, a cura del dr. Mario Sabatelli

La Sclerosi Laterale Amiotrofica (SLA) è una malattia caratterizzata da una degenerazione selettiva dei motoneuroni localizzati nella corteccia cerebrale e nelle corna anteriori del midollo spinale e nei nuclei dei nervi cranici. Poiché tali cellule sono responsabili del movimento volontario, la persona affetta da questa malattia presenta una paralisi progressiva dei muscoli degli arti e di quelli responsabili della fonazione, deglutizione e respirazione. La sopravvivenza media della malattia è di circa 3 anni dall'esordio dei primi sintomi, ma ci sono casi con rapida evoluzione, entro un solo anno ed altri a decorso più lento con durata anche superiore a dieci anni.
La causa della SLA non è nota. In rari casi (5%) la SLA è una malattia ereditaria ed in alcune famiglie sono stati individuati i geni responsabili, come la SOD1, la TDP-43, il FUS. La grande maggioranza delle forme di SLA, tuttavia, ha incidenza sporadica.
Si pensa che la SLA sporadica sia una malattia genetica "complessa". Nelle malattie genetiche "semplici" l'alterazione di un singolo gene è di per sé sufficiente a provocare un danno grave alla cellula, per cui chi è portatore di una mutazione ha altissime probabilità di sviluppare la malattia che di conseguenza diventa ereditabile. Nelle malattie genetiche complesse, come la SLA, la demenza, l'ipertensione e il diabete si pensa che la causa sia ugualmente genetica, ma in questi casi l'alterazione induce un danno lieve che da solo non produce malattia. Quindi più persone nello stesso nucleo familiare possono essere portatori di un gene "predisponente" ma la patologia si svilupperà solo se si aggiungono altri fattori, per esempio di tipo ambientale. Ciò spiega perché, anche se la causa è genetica, la malattia non è ereditaria.
La SLA sporadica si delinea quindi come malattia multifattoriale, in cui svariati fattori ambientali, in parte già ipotizzati, come l'attività fisica intensa o il fumo di sigaretta, cooperano con fattori genetici predisponenti. Finora però gli studi rivolti ad individuare tali fattori, genetici ed ambientali, non hanno avuto risultati significativi.
Nel campo della ricerca delle cause della SLA, la linea prevalente è costituita dallo studio del DNA allo scopo di individuare i "geni predisponenti", grazie anche alla disponibilità di nuovi strumenti tecnologicamente molto avanzati.
Tuttavia vi sono due ostacoli importanti: l'alto costo di tale tecnologia e la numerosità dei geni, circa 25-30.000, che compongono l'intero genoma umano.
L'associazione per le Ricerca sulla SLA "ICOMM" ha come scopo fondamentale uno studio clinicogenetico volto ad individuare nuovi geni coinvolti nella patogenesi della SLA, sia nelle forme familiari sia nelle forme sporadiche, in collaborazione con l'Istituto di Neurologia e di Genetica dell'Università Cattolica di Roma.
E' possibile che non esista una sola SLA ma tante forme diverse di SLA con meccanismi completamente differenti. Se questo è vero, è possibile che l'insuccesso della ricerca sulla SLA sia riconducibile proprio al fatto che tutti gli studi effettuati finora abbiano considerato i pazienti affetti da SLA come un'unica entità. La possibilità di dividere i pazienti in gruppi differenti sulla base di determinate caratteristiche (età di esordio, prevalenza del motoneurone coinvolto, sede di esordio, tempo di evoluzione) e di studiarne separatamente le caratteristiche genetiche ed i fattori di rischio ambientale può rappresentare uno strumento nuovo di approccio. La grande numerosità di persone affette da SLA afferenti al Policlinico Gemelli consente di affrontare in questi termini il problema.
Già da quattro anni è stata istituita presso il Policlinico Gemelli una "Banca" del DNA delle persone affette da SLA. Circa 300 campioni sono già stati raccolti.
Una parte di tali campioni è stata esaminata in uno studio collaborativo Italia-USA i cui risultati, in parte incoraggianti, sono stati pubblicati recentemente ed ampiamente riportati anche sulla stampa.
Oltre a collaborare a progetti nazionali ed internazionali, la I.CO.M.M. ha iniziato da due anni uno studio volto ad esaminare dei geni che codificano delle proteine che, sulla base della letteratura scientifica, sembrano svolgere un ruolo importante nella sopravvivenza dei motoneuroni.
Allo stato attuale non siamo ancora in grado di dare alcun risultato. Tuttavia l'analisi di questi geni sta evidenziando dei dati che al momento possiamo dire sicuramente interessanti. Abbiamo la necessità di estendere l'analisi a tutti i geni di queste proteine (sono 8 in tutto) e, soprattutto, confrontarli con dei controlli sani (già in parte effettuati). Tutto questo richiede del tempo e notevoli risorse economiche.
Se la ricerca in corso darà un esito favorevole, cioè se si riuscirà ad individuare dei geni predisponenti la SLA, si passerà alla sperimentazione per studiare i meccanismi con cui i geni portano alla degenerazione del motoneurone e quindi alla individuazione di un possibile intervento terapeutico.

Litio e SLA: speranza o illusione? A cura del dr. Mario Sabatelli

La questione del Litio sta polarizzando in questi mesi l'interesse degli studiosi della SLA e, ovviamente, delle persone affette dalla malattia.
La storia ha origine da uno studio di ricercatori italiani (Fornai e collaboratori), pubblicato sulla Rivista PNAS, che ha mostrato effetti protettivi di questo farmaco nei confronti delle cellule motoneuronali sia in vitro (cellule in coltura) che in vivo, in animali da esperimento. In questo articolo, affianco allo studio biologico, è stato condotto un "minitrial" su 15 pazienti, che, dopo 15 mesi di trattamento con litio, avrebbero "mostrato una progressione marcatamente attenuata in comparazione ad un gruppo di pazienti di pari età e di simile durata di malattia, trattati solo con Riluzolo; nessuno dei pazienti trattati con litio è deceduto nel periodo di follow-up in confronto al 30% dei controlli".
Lo studio è interessante sul piano dei dati scientifici sperimentali, ma per quanto riguarda la parte clinica sui pazienti è uno "studio pilota" e come tale assolutamente poco informativo. La conseguenza di questa "novità" è che attualmente la maggioranza delle persone affette da SLA sta assumendo il litio con la speranza di arrestare la progressione della malattia. Al momento non abbiamo dati per confermare o smentire i risultati di Fornai.
Il Gruppo Italiano di Studio sulla SLA ha quindi deciso di effettuare uno studio che coinvolge numerosi centri in tutta Italia. Il Litio sarà somministrato a tutti i pazienti e quindi non ci saranno persone che prenderanno il placebo. Si farà un confronto tra due dosaggi differenti, in modo da ottenere in un gruppo una litiemia di 0.2-0.4 mEq/l e nel secondo un valore leggermente più alto, compreso tra 0.4 e 0.8. Quello del Litio è uno dei tanti esempi di come la questione drammaticamente centrale della SLA, l'assenza di una terapia efficace, sia veramente difficile da affrontare in modi che rispettino da una parte la speranza-diritto delle persone con SLA di provare nuovi farmaci e dall'altra la necessità del rigore scientifico delle sperimentazioni. Queste due esigenze sono assolutamente conciliabili e costituiscono la base di tutti i trials terapeutici attualmente in corso nei numerosi centri di ricerca nel mondo. E' purtroppo inevitabile che dove la medicina non è in grado di dare risposte scientificamente affidabili si crei lo spazio in cui si sviluppano in modo abnorme idee puramente emotive, sconfinanti talora nella mitomania o nella truffa. Ma il tentativo di trovare una soluzione terapeutica non può fare a e meno della costante valutazione critica degli specialisti in materia, per evitare che i buoni propositi si traducano in ulteriori danni per la salute fisica e psichica dei pazienti o per l'economia di singole persone o della comunità.
La possibilità che il Litio rappresenti la soluzione della SLA è bassa, ma merita senz'altro di essere verificata.