Aumentare il tempo di permanenza dei vettori utilizzati per la terapia genica nelle vie aeree è importante: coniugare ad essi delle particelle magnetiche potrebbe migliorare il targeting
I vettori lentivirali sono uno dei candidati principali per la terapia genica dedicata alle vie aeree colpite dalla fibrosi cistica, malattia genetica rara causata da mutazioni che colpiscono il gene CFTR. Sviluppare una terapia genica in grado di fornire in modo efficiente una copia corretta di CFTR, migliorando così la salute dei polmoni, è l’obiettivo della ricerca in questo ambito. I vettori lentivirali (LV) possono integrare in modo permanente il gene nelle cellule basali delle vie aeree, cellule staminali che sono le progenitrici di tutte le cellule dell’epitelio respiratorio e che potrebbe produrre benefici all’organismo per tutta la vita. Questo perché le cellule prodotte sarebbero corrette dal punto di vista genetico. Per migliorare l’efficienza del processo di trasduzione sono state prese in considerazione le particelle magnetiche, come evidenziato da un recente studio pubblicato su Nature Scientific Reports.
Nella fibrosi cistica (FC) la proteina CFTR, un canale ionico presente in molte cellule epiteliali dell’organismo tra cui quelle delle vie aeree, è difettosa. Questo provoca un trasporto anomalo delle molecole di acqua, disidratando la superficie e determinando la produzione di muco eccessivamente denso, oltre a compromettere l’eliminazione di particolati e agenti patogeni dalle vie aeree. Il muco è responsabile della chiusura dei bronchi e causa infezioni ripetute, ma è anche responsabile di sintomi a livello del sistema digerente – un effetto meno noto della patologia – ad esempio ostruendo il pancreas e impedendo la digestione e l’assimilazione del cibo. Ad oggi, le terapie disponibili sono dirette ai sintomi e alla prevenzione, come ad esempio antibiotici per le infezioni, aerosol di farmaci fluidificanti, farmaci modulatori della proteina CFTR specifici per alcune mutazione, fisioterapia respiratoria, nutrizione ipercalorica e, in ultimo, il trapianto nei casi di insufficienza respiratoria irreversibile. In Italia sono circa 6mila le persone affette, con 200 nuovi casi l’anno e una prevalenza di 1 bambino affetto ogni 2.500-3.000 nati (dati: Lega Italiana Fibrosi Cistica). Si tratta della malattia genetica grave più diffusa nel nostro continente.
Obiettivo dello studio pubblicato recentemente è quello di sviluppare una terapia genica in grado di fornire una copia corretta del gene CFTR per migliorare le condizioni delle vie aeree (strato di liquido superficiale, il sistema di transito mucociliare e, in generale, la salute polmonare). I vettori LV, candidati ideali per questo scopo, per avere un effetto terapeutico devono essere trasportati attraverso le vie aeree superiori, dove iniziano le problematiche causate dalla fibrosi cistica. La somministrazione più in profondità non sembrerebbe offrire alcun beneficio, ma i vettori si spostano naturalmente verso gli alveoli durante l’inspirazione: dato che l’efficienza è collegata al tempo di permanenza dei vettori vicino alle cellule bersaglio, è fondamentale cercare di prolungarla il più a lungo possibile.
Per superare questo ostacolo i ricercatori hanno optato per l’utilizzo di particelle magnetiche coniugate ai vettori, che potrebbero essere utili in due diverse modalità. Innanzitutto, potrebbero essere guidate magneticamente verso le superfici delle vie aeree obiettivo del trattamento e aiutare il vettore a stanziare nelle zone target; in secondo luogo, la forza magnetica potrebbe anche aiutare particelle e vettore virale a muoversi attraverso gli strati superficiali (come muco e secrezioni) fino allo strato cellulare, per aumentare l’efficienza del passaggio dell’informazione genetica. Si tratta di una tecnica nota: le particelle magnetiche sono state già usate nella terapia per il cancro come veicolo per la somministrazione mirata di farmaci, ad esempio se coniugate ad anticorpi, chemioterapici o altre piccole molecole utili.
Il principio della magnetofezione, metodo in cui il campo magnetico viene utilizzato come agente di trasfezione per migliorare il trasferimento del DNA alle cellule, è comunemente impiegato in vitro per linee cellulari difficili da trasdurre utilizzando vettori non virali e virali. L'efficacia della magnetofezione con LV è stata dimostrata in studi precedenti su cellule umane in vitro, tra cui modelli di fibrosi cistica. Tuttavia, l’applicazione di questa tecnica in vivo ha ricevuto relativamente poca attenzione ed è stata valutata solo in un piccolo numero di studi su modelli animali, con un numero ancora minore di studi specifici sui polmoni. Nondimeno, l'opportunità della magnetofezione nel trattamento del polmone della FC è evidente, anche se è una tecnica complessa e difficile da visualizzare e studiare.
Nello studio è stata utilizzata una particolare tecnica di imaging, definita “a contrasto di fase”, per visualizzare il movimento in vivo di magnetoparticelle nella trachea di ratti vivi in modo non invasivo. Questo ha permesso di comprendere meglio come funziona la tecnologia in vivo, ottenendo informazioni utili per la sua ottimizzazione. È stato evidenziato che le particelle non potevano essere facilmente trascinate con il magnete lungo la superficie delle vie aeree, ma durante la somministrazione la deposizione si concentrava dove il campo magnetico era più forte. L'efficienza di trasduzione è stata inoltre migliorata di sei volte quando le particelle lentivirali-magnetiche sono state trasportate in presenza di un campo magnetico.
L'insieme di questi risultati dimostra che le particelle lentivirali-magnetiche e i campi magnetici possono essere un valido approccio per migliorare il targeting dei vettori genici e aumentare i livelli di trasduzione nelle vie aeree superiori in vivo.
