Gabriele Casirati (Boston): “La strategia consente di nasconderle all’azione dei trattamenti immunoterapici, permettendo un arricchimento in vivo del midollo osseo trapiantato”
Nel trapianto di cellule staminali ematopoietiche (autologo oppure allogenico) una fase critica è data dal condizionamento, che richiede l’uso di farmaci chemioterapici e/o protocolli di radioterapia allo scopo di liberare il midollo osseo dalla maggior quantità possibile di cellule malate, creando spazio alle nuove cellule progenitrici. Inoltre, il condizionamento svolge un netto effetto immunosoppressore, per superare le barriere immunitarie dell’ospite. Si tratta dunque di una fase “aggressiva”, che precede quella di ricostruzione di un midollo sano ma, come si può intuire, un organismo debilitato e sofferente può faticare a tollerarne i contraccolpi. Di recente sono stati sviluppati regimi di condizionamento ad intensità ridotta ma oggi si guarda soprattutto alle terapie avanzate, quale possibile leva per rendere più tollerabile ed efficace la fase di condizionamento.
IL RICONOSCIMENTO CELLULARE, PERNO DELLA PROGETTAZIONE DI NUOVE TERAPIE
Ricercatore italiano al Boston Children’s Hospital/Dana Farber Cancer Institute, Gabriele Casirati da diverso tempo sta conducendo ricerche per trovare una soluzione al problema, focalizzando l’attenzione sui meccanismi di “riconoscimento” cellulare. Tale tematica è stata al centro anche di un precedente lavoro - a cui Osservatorio Terapie Avanzate aveva dato visibilità - riguardante la modifica degli epitopi mediante tecniche di editing genetico attraverso cui cambiare singoli aminoacidi nella sequenza di alcune proteine bersaglio di certe immunoterapie, ad esempio le CAR-T. Così facendo era stato possibile alterare il riconoscimento, rendendo invisibili ai trattamenti le cellule del sistema emopoietico ancora sane.
Le CAR-T, infatti, sono una forma di immunoterapia mirata, ma in certe malattie - come la leucemia mieloide acuta - la condivisione di antigeni bersaglio espone al rischio di attacco anche le cellule sane, non unicamente quelle responsabili della malattia. Tuttavia, grazie a un sistema detto di epitope editing - un correttore che permette modificazioni minime a livello dei siti di riconoscimento degli antigeni - le cellule sane e la loro progenie sono state risparmiate dall’azione delle CAR-T che, così, hanno ucciso esclusivamente le cellule malate.
LA FASE DI CONDIZIONAMENTO NEL TRAPIANTO DI CELLULE STAMINALI EMOPOIETICHE
“Nel nostro ultimo lavoro, pubblicato sulla rivista Nature, ci siamo proposti di sfruttare il medesimo concetto, ma con una finalità differente”, spiega Casirati. “Stavolta abbiamo provato ad introdurre delle variazioni per rendere le cellule resistenti all’immunoterapia usata a scopo di condizionamento. La tecnica dell’epitope editing ci ha permesso di selezionare alcuni marcatori specifici delle cellule staminali ematopoietiche, come c-KIT, e modificarli affinché le cellule su cui erano espressi diventassero invisibili all’immunoterapia. In pratica, così facendo, le cellule staminali non modificate vengono eliminate in maniera selettiva mentre quelle ingegnerizzate sopravvivono e riescono a ripopolare il midollo osseo”.
In questa ricerca l’elemento di forza diventa proprio la fase di condizionamento - o di mieloablazione - nella quale si ricorre a cocktail di farmaci chemioterapici o all’uso della radioterapia total body (o ancora, alla combinazione di entrambi) per “ripulire” il midollo dalle cellule staminali malate e far posto a quelle nuove che devono crescere. Si tratta di un passaggio indispensabile dal momento che, se le nicchie del midollo non sono libere, le due popolazioni cellulari che si trovano a coesistere finirebbero per competere tra di loro per la sopravvivenza, col rischio che le cellule nuove non riescano a crescere in misura sufficiente a formare una progenie utile a produrre nuovi globuli rossi e globuli bianchi. “Il problema è che le chemioterapie con agenti alchilanti ad alte dosi o la radioterapia esercitano un duro impatto su un organismo già provato dalla malattia”, riprende Casirati. “Hanno un alto livello di tossicità, sia a livello acuto che cronico, che si può quantificare con un parametro - la Treatment-Related Mortality, TRM - che riflette la mortalità legata al trattamento”.
AUMENTARE LA TOLLERABILILITÀ
Sebbene negli ultimi tempi siano emersi nuovi schemi per aumentare la tollerabilità della procedura (ad esempio nei pazienti anziani e nei bambini), il trapianto rimane una forma di trattamento indispensabile ma complessa e non esente da complicazioni, sia a breve che a lungo termine. “Da anni medici e ricercatori cercano di utilizzare anticorpi - liberi oppure coniugati con una tossina - per prendere unicamente di mira nel midollo le cellule staminali da abbattere, risparmiando altri tessuti ed organi e, di conseguenza, limitando gli effetti avversi non desiderabili”, precisa l’esperto. “Purtroppo, è difficile controllare l’esposizione in vivo di tali anticorpi che hanno un’emivita piuttosto lunga: di conseguenza prima di effettuare l’infusione delle nuove cellule occorre aspettare l’esaurimento degli anticorpi altrimenti anche le cellule sane finirebbero per essere prese di mira”.
Allungare i tempi di infusione però prolunga eccessivamente il processo, compromettendo la finestra massima di pulizia della nicchia e costringendo il paziente ad attendere troppo a lungo in una condizione di estrema debolezza e fragilità. La ricerca di un equilibrio non è semplice: chemioterapia e radioterapia agiscono con celerità ma sono meno tollerabili, l’immunoterapia ha meno effetti tossici sull’organismo ma tempi d’azione più lunghi. In questo scenario l’epitope editing potrebbe rendere più efficiente e sicura la procedura di trapianto, consentendo di sostituire la chemioterapia e la radioterapia con l’immunoterapia, mantenendo tempi d’azione rapidi e un miglior controllo in vivo.
UNA STRATEGIA DI MODIFICA DEGLI EPITOPI PER RENDERE INVISIBILI LE CELLULE
“Abbiamo fatto ricorso a due differenti anticorpi, uno in grado di bloccare la dimerizzazione del recettore c-KIT e l’altro in grado di interferire con il suo ligando”, precisa Casirati. “La manipolazione genetica con cui siamo riusciti a variare la conformazione dell’epitopo [cioè la porzione di antigene a cui si legano gli anticorpi o i recettori, N.d.R.] rende le cellule invisibili ai due anticorpi, riducendo sensibilmente il livello di tossicità e incrementando la sicurezza della procedura. Tutto ciò non solo ci ha permesso di usare gli anticorpi per la fase di condizionamento, ma ci apre all’opportunità di continuare a somministrarli immediatamente dopo il trapianto - scelta impossibile in precedenza - perché le cellule infuse sono ad essi resistenti. Questo consente di arricchire ulteriormente le cellule staminali fino a raggiungere il completo chimerismo del midollo, attraverso una procedura graduale, meno aggressiva e meno soggetta al rischio di aplasia midollare”. Pian piano le cellule trapiantate si espandono e ricominciano a svolgere correttamente la propria funzione.
Una rivoluzione di questo genere potrebbe ridisegnare gli attuali schemi di trapianto, immaginando di eseguire la procedura direttamente in regime di day hospital poiché la fase di condizionamento si ridurrebbe alla somministrazione controllata di un anticorpo: niente più procedure pericolose e aggressive, nessun ricovero e soprattutto niente più eventi avversi di natura grave. Tutto potrebbe essere più tollerabile e sicuro, oltre che efficace.
UNO STUDIO DALLE AMPIE PROSPETTIVE
“Una parte di grande interesse del nostro studio dimostra che, modificando anche un secondo gene a scopo terapeutico in aggiunta all’epitopo, possiamo espandere le potenzialità di queste terapie (trapianto di midollo e terapie geniche) su più livelli”, conclude Casirati. “Si possono co-selezionare le cellule usando gli anticorpi come fattore di selezione, al fine di far proliferare quelle in grado di correggere la malattia. È un’opportunità considerevole per le future terapie cellulari e geniche, specie quelle rivolte a persone in cui, oltre alla condizione primaria che ha reso necessario il trapianto, vi siano altre malattie sottostanti, che altrimenti limiterebbero l’accesso a procedure ad alto rischio come il trapianto”.
Naturalmente studi più estesi saranno necessari prima che questo approccio trovi utilizzo in clinica, ma le ricerche del dottor Casirati e del suo team sulle modalità di selezione delle popolazioni cellulari da far crescere nel midollo potrebbero cambiare il volto futuro dei trapianti. Soprattutto, pensando ai malati che non possono ricevere trapianti poiché il loro organismo produce anticorpi in risposta all’organo donato.
