Dott. Samuele Ferrari (Milano): “Nel nostro studio abbiamo realizzato un modello preclinico della sindrome VEXAS da cui ricavare dati per elaborare future efficaci strategie di cura”
Tra le più rilevanti applicazioni delle terapie avanzate c’è la possibilità di costruire modelli precisi per malattie complesse o di cui non sono ancora chiare le modalità d’azione. Con ciò non alludiamo unicamente agli organoidi - le repliche su piastra della fisiologia di un organo in che, grazie alla tridimensionalità e al sapiente utilizzo di cellule staminali, raggiungono livelli di accuratezza superiori alle colture standard – infatti, la progettazione di modelli dettagliati di malattia passa anche dall’utilizzo dell’editing del genoma. Grazie a questo sistema di manipolazione genetica, i ricercatori guidati dal dottor Samuele Ferrari - project leader dell’Unità di Nuove Strategie di Terapia Genica dell’Istituto San Raffaele - Telethon per la Terapia Genica (SR-Tiget) - hanno svelato nuovi interessanti particolari sulla sindrome VEXAS.
L’EMATOPOIESI CLONALE NELLA SINDROME VEXAS
Le conclusioni del loro lavoro - nel quale figurano anche Luigi Naldini, Direttore dell’SR-Tiget e Professore Ordinario di Istologia all’Università Vita-Salute San Raffaele, e Giulio Cavalli, sino al 2022 immunologo dell’Ospedale San Raffaele - sono state recentemente pubblicate sulla prestigiosa rivista Nature Medicine e sono servite a meglio comprendere come le cellule che riportano le mutazioni di UBA1 acquisiscano la dominanza clonale. Ciò è stato possibile tramite la costruzione - con moderne tecniche di base editing - di un modello fedele della sindrome VEXAS, che costituirà una piattaforma di esplorazione anche per futuri bersagli terapeutici.
“Essendo la sindrome VEXAS una malattia di recente scoperta permangono svariati punti interrogativi, relativi in modo particolare a come la patologia si renda clinicamente evidente e progredisca nel tempo”, afferma il dottor Ferrari, sottolineando il fatto che la VEXAS sia una patologia acquisita, cioè non presente nelle cellule sin dalla nascita del paziente. Si tratta, infatti, di una condizione provocata da mutazioni nel gene UBA1 che colpiscono le cellule staminali del sangue, le quali si sostituiscono progressivamente a quelle che non hanno acquisito la mutazione attraverso un meccanismo detto di “ematopoiesi clonale”, per il quale un gruppo di cellule staminali ematopoietiche mutanti prende il sopravvento su quelle sane. “Ci interessava capire in che modo una singola mutazione [nella sindrome VEXAS la più frequente colpisce il codone Met41 dell’isoforma b del gene UBA1, N.d.R.] nella cellula staminale di un midollo osseo inizialmente sano potesse consentire alla cellula di assumere un fenotipo dominante, cambiando lo status quo e innescando una malattia che, sul versante clinico, è contraddistinta tra le altre cose da anemia, carenza di piastrine e uno stato infiammatorio generalizzato”.
UNA RICERCA CHE COMINCIA DAI CAMPIONI DI SANGUE DEI PAZIENTI
La ricerca è stata possibile grazie alla disponibilità dei pazienti con sindrome VEXAS transitati dall’ambulatorio dedicato alla patologia (di cui abbiamo parlato qui) e ricoverati al San Raffaele, i quali hanno messo a disposizione dei ricercatori il materiale biologico per gli studi. Infatti, l’identificazione del gene responsabile di una data condizione più o meno rara è il punto di partenza - non di arrivo - per la ricerca di una cura. Senza la disponibilità di campioni di sangue o tessuti di un discreto numero di persone affette risulta impossibile ricostruire modelli attendibili di malattia e comprenderne così i meccanismi.
“Abbiamo eseguito analisi in citometria a flusso e saggi di trascrittomica a singola cellula per scoprire come le cellule cambino il loro comportamento”, precisa Ferrari, che conosce molto bene la sindrome VEXAS in quanto vincitore di un ERC Starting Grant 2024 su questa specifica malattia. “Successivamente, abbiamo fatto ricorso a tecniche di editing del genoma per inserire la mutazione causativa della malattia in una cellula staminale ematopoietica sana, trasformandola in una fotocopia di quella malata per vedere come si comportava, soprattutto, in competizione con le cellule sane”. Per realizzare questo passaggio i ricercatori dell’SR-Tiget hanno fatto ricorso al base editing, inserendo una nota mutazione (p.Met41Thr) nelle cellule staminali del sangue prelevate a pazienti affetti dalla sindrome VEXAS. Poi ne hanno studiato la morfologia, il differenziamento e la curva di invecchiamento.
CELLULE “PARASSITE” CHE PROLIFERANO IN UN AMBIENTE OSTILE
“La prima osservazione importante che abbiamo potuto effettuare è che le cellule staminali ematopoietiche mutate, cioè quelle che assumono il fenotipo malato, perdono la capacità di produrre certi tipi di cellule figlie”, puntualizza Ferrari. Oltre alla proprietà di rinnovare se stesse, infatti, le cellule staminali danno origine a vari elementi del sangue, tra cui globuli bianchi, rossi e piastrine; ma le cellule staminali con la mutazione in UBA1 non sono in grado di produrre alcuni tipi di globuli bianchi, come i linfociti T e B. “Queste cellule sono indotte verso la differenziazione della linea mieloide, generando granulociti e monociti, mentre si riduce la loro capacità di produrre linfociti T e B e piastrine. Inoltre, le cellule ematopoietiche mutate mostrano una chiara connotazione infiammatoria e rilasciano enormi quantità di molecole (IL-1β, IL-18 e CXCL10) responsabili dell’infiammazione sistemica e dei sintomi della malattia”.
I ricercatori hanno notato che le cellule staminali mutate presentavano un quadro di attivazione dei geni legati all’infiammazione, all’apoptosi e all’invecchiamento precoce. “Le molecole infiammatorie rilasciate da queste cellule esercitano un’azione sulle cellule staminali sane, le cui capacità di sopravvivenza e mantenimento sono intaccate dalle molecole infiammatorie”, prosegue l’esperto milanese. “Le cellule mutate si sono rivelate maggiormente resistenti all’ambiente infiammatorio. Non sono capaci di espandersi in misura maggiore di quelle sane bensì riescono a difendersi con maggior efficienza e a sopravvivere meglio nell’ambiente tossico che esse stesse producono. Così, a lungo andare, diventano il tipo cellulare prevalente nel midollo osseo”. Si potrebbe definirle “cellule parassite” per come si comportano nei confronti di quelle sane.
MOLTE QUESTIONI ANCORA PRIVE DI RISPOSTA
“Le più recenti e funzionali tecniche di modifica del DNA ci hanno permesso di inserire le mutazioni nel sito di interesse del genoma e ricapitolare i processi patogenetici della malattia”, afferma Ferrari. “Abbiamo trapiantato le cellule mutate nel midollo osseo dei topi per studiarne il comportamento in coesistenza con quelle sane e così siamo stati in grado di comprendere a cosa sia dovuto il meccanismo di ematopoiesi clonale e spiegare le manifestazioni patologiche alla base della sindrome VEXAS. Tuttavia, dobbiamo ancora fare luce su quali fattori inneschino lo stato infiammatorio. Non sappiamo di preciso cosa faccia sì che in una cellula staminale a un certo punto della vita, anch’esso ignoto, avvenga una mutazione in grado di condurre allo sviluppo della sindrome VEXAS”. Grazie agli studi con le metodiche di editing del genoma però è stato compiuto un significativo balzo avanti nella comprensione della malattia e, sebbene molte siano ancora le domande a cui occorre trovare risposta, la strada verso la terapia è stata tracciata.
Di fatto, ad oggi non esistono protocolli di cura specifici e seppure alcuni pazienti traggano beneficio dal trapianto di cellule staminali emopoietiche da donatore sano, non sono disponibili terapie risolutive. “Dobbiamo scoprire se altre mutazioni nelle cellule dei pazienti con VEXAS siano in grado di rendere più o meno severa la presentazione della malattia”, puntualizza Ferrari. “I modelli preclinici che nasceranno sulla base di quello sviluppato a Milano potranno aiutare a trovare una soluzione a tali interrogativi”.
Nel frattempo quanto fatto dal dottor Ferrari e dai suoi collaboratori potrà offrire spunti anche per altre patologie, fornendo un paradigma valido per lo studio di patologie in cui è sottesa l’ematopoiesi clonale. E guidando gli studiosi verso trattamenti per la sindrome VEXAS e per altre condizioni con simili alterazioni genetiche a carico delle cellule del sangue.
