Sviluppo di una seconda classe di inibitori degli istoni deacetilasi per la terapia dell’ atassia di Friedreich

Ricercatore principale: Dr. Elisabetta Soragni, Ricercatore associato presso il laboratorio del dipartimento di Biologia Molecolare dello Scripps Research Institute.
Surpervisore: Dr. Joel M. Gottesfeld

L’atassia di Friedreich è causata da livelli molto bassi della proteina essenziale fratassina. Questo difetto è dovuto all’ espansione di una semplice sequenza (GAA) ripetuta del DNA nel gene della fratassina che causa il silenziamento del gene medesimo. Il nostro laboratorio ha dimostrato che questa repressione è dovuta a specifihe modificazioni delle proteine che legano il DNA (istoni) e può essere annullata usando piccole molecole che inibiscono gli enzimi responsabili di tali modificazioni e dunque capaci di risanare l’ espressione del gene della fratassina. Queste molecole soffrono di due importanti limitazioni,una non ottimale penetrabilità nel cervello e la produzione nello stomaco di prodotti secondari. L’animo di questo studio è sviluppare nuove piccole molecole disegnate sulla struttura delle attuali molecole, che presentino migliorate proprietà farmacologiche. Stiamo procedendo alla caratterizzazione di queste molecole e a testare la loro efficacia nel risanare l’espressione della fratassina su cellule neuronali che siamo in grado di derivare da cellule progenitrici ottenute nel nostro laboratorio da cellule della pelle dei pazienti.

Finanziamento: 77.500 $ (Dicembre 2010-Novembre 2011) al 50% con Ataxia UK

Studio sull’effetto a lungo termine del chelante del ferro deferiprone in pazienti con atassia di Friedreich.

Ricercatore principale: Prof. Antonio Piga, Centro SQUID – Dipartimento di Scienze Cliniche e Biologiche – Università di Torino, Italia

La ridotta espressione della frataxina cui consegue una mis-distribuzione del ferro con accumulo a livello mitocondriale, riveste un importante ruolo nella patogenesi della atassia di Friedreich. Studi istopatologici e di risonanza magnetica hanno dimostrato che il ferro si accumula a livello spino-cerebellare (in particolare nel nucleo dentato), cardiaco e nel midollo spinale. Il conseguente incremento di radicali ossidrilici reattivi (ROS) a livello mitocondriale comporta un danno ossidativo. La terapia con farmaci chelanti del ferro viene, dunque, considerata potenzialmente efficace per il trattamento dell’accumulo di ferro mitocondriale nei pazienti con FRDA.
Recentemente, uno studio pilota ha mostrato effetti positivi in termini di prevenzione e miglioramento della sintomatologia neurologica in un gruppo di pazienti con FRDA trattati con deferiprone. Studi in vitro hanno dimostrato la capacità del deferiprone di riallocare il ferro permettendone il trasporto dalla cellula alla transferrina esterna e rendendolo disponibile alla sintesi emoglobinica. E’ stato inoltre dimostrato come il deferiprone possa comportarsi come “surrogato della frataxina” facilitando la correzione del deficit di funzione energetica tipico delle cellule carenti in frataxina.
Nella nostra struttura è stato avviato uno studio su un gruppo di pazienti con atassia di Friedreich in trattamento compassionevole con deferiprone.

Obiettivi dello studio:

1. valutazione della sicurezza e tollerabilità a lungo termine del deferiprone in pazienti FRDA;
2. valutazione dell’impatto sulla performance neurologica del deferiprone tramite scale di valutazione dedicata;
3. valutazione dell’effetto del deferiprone sulla funzionalità cardiaca;
4. valutazione delle variazioni dei livelli di frataxina in corso di terapia con deferiprone.

Finanziamento: 26.000 € (1 Settembre 2010 – 31 Agosto 2011)

Repligen Receives Additional Research Grants to Support Development of HDAC Inhibitors for Friedreich’s Ataxia

La Repligen ha ricevuto un finanziamento di 436.000$ per supportare la ricerca dello sviluppo in corso degli inibitori delle istone deacetilasi (HDACi) per l’ atassia di Friedreich. Il finanziamento è costituito da 218.000$ provenienti da Go Friedreich’s Ataxia Research (GoFAR) e 218.000$ da Friedreich’s Ataxia Research Alliance (FARA). Il fondo sarà utilizzato per la sintesi e caratterizzazione di addizionali inibitori in supporto allo sviluppo di una potenziale terapia per l’ atassia di Friedreich.

Per maggiori informazioni

(Agosto 2010 – Aprile 2011)

Progetto: Sviluppo degli inibitori delle istone deacetilasi come trattamento dell’atassia di Friedreich

Principale ricercatore: Dr Myriam RAI, Laboratoire de Neurologie Expèrimentale, Universitè Libre de Bruxelles (ULB), Brussels
Supervisore : Prof Massimo Pandolfo

Piano di lavoro: L’atassia di Friedreich è causata da livelli molto bassi della proteina essenziale fratassina. La diminuizione della produzione di fratassina, dovuta all’ espansione di una sequenza ripetitiva (GAA) del DNA nel gene della fratassina, causa il silenziamento del gene. Questa repressione è conseguente a specifiche modificazioni delle proteine che legano il DNA (istoni) e può essere annullata usando piccole molecole, denominate Inibitori degli Istoni Deacatilasi ( HDACì), che inibiscono gli enzimi responsabili di queste modificazioni. Lo scopo di questo studio è continuare l’ analisi di queste molecole, allo scopo di selezionare la migliore per l’utilizzo in trials clinici sugli esseri umani e determinarne il dosaggio appropriato. Saranno testate sul nostro modello di topo KIKI più HDACì, selezionate dalla Repligen Corp. per i loro effetti sulla fratassina e per le loro proprietà farmacologiche. Testeremo anche queste molecole nei linfociti dei pazienti per il loro effetto sulla fratassina e su altri geni, scelti come” biomarkers” (indicatori) dell’ evoluzione della malattia e degli effetti del farmaco. Infine la creazione di cellule neuronali, derivate da una nuova generazione di cellule staminali, costituirà un prezioso strumento per testare queste molecole in una tipologia di cellule che sono colpite nella FRDA.

Finanziamento: 50.000€ GoFAR + 50.000$ FARA (1 Gennaio 2010 – 31 Dicembre 2010)

Progetto:Sviluppo di un modello di topo con atassia di Friedreich migliorato, basato sulla mutazione delle ripetizioni GAA, per i test terapeutici

Principale ricercatore:Dr. Mark Pook Biosciences Division, Brunel University,Uxbridge, UK.

Piano di lavoro: L’atassia di Friedreich ( FRDA) è una grave malattia ereditaria neurologica per la quale ad oggi non esiste una valida terapia. La malattia è causata dalla trasmissione di entrambi i genitori di una mutazione sul DNA, conosciuta come “ espansione di triplette”. Ciò porta a ridotti livelli di una importante proteina all’ interno delle cellule denominata fratassina.
Sebbene potenziali trattamenti per alcuni sintomi tardivi della malattia siano attualmente in fase di indagine, può risultare più efficace trattare la malattia allo stadio iniziale, inducendo un incremento della proteina. Come obiettivo principale dello studio intendiamo ottenere alcune indicazioni circa l’ efficacia di potenziali terapie per la FRDA derivanti dallo studio su cellule ottenute in laboratorio. Tuttavia, poichè recentemente si è ritenuto che questi sistemi artificiali non siano in grado di mostrare come la terapia lavorerà nell’ interezza di un organismo complesso, è pertanto essenziale disporre di un modello di topo FRDA per studiare l’ efficacia di queste potenziali terapie.
Recentemente noi abbiamo creato un buon modello di topo utile per studi di carattere terapeutico. I sintomi della malattia in questo modello sono però di media entità e per questo motivo vorremmo migliorare il modello di topo di cui disponiamo, creandone un tipo nuovo che manifesti sintomi di maggiore severità, allo scopo di migliorare l’ efficacia degli studi terapeutici preclinici. In particolare ci proponiamo di testare il nostro modello di topo con svariati composti con buone potenzialità di aumentare la fratassina, per la terapia della FRDA. I risultati che noi otterremo saranno di fondamentale importanza per valutare quali farmaci saranno adatti alle future sperimentazioni cliniche.

Finanziamento: 125.744 € in 3 anni (1 gennaio 2009 – 31 Dicembre 2011)
Progetto cofinanziato da Ataxia UK e FARA

Progetto:Sviluppo degli inibitori delle histone deacetilasi come trattamento per l’ atassia di Friedreich

Ricercatore principale: Dr. Elisabetta Soragni, Ricercatore associato presso il laboratorio del dipartimento di Biologia Molecolare dello Scripps Research Institute.
Surpervisore: Dr. Joel M. Gottesfeld

L’atassia di Friedreich è causata da livelli molto bassi di una proteina essenziale denominata fratassina. Questo difetto è dovuto all’ espansione di una semplice sequenza ripetuta (GAA) nel DNA del gene della fratassina che causa il silenziamento del gene medesimo. Il nostro laboratorio ha mostrato che questa repressione è dovuta alle specifiche modificazioni di proteine che legano il DNA (istoni) e può essere revertita mediante l’ uso di piccole molecole che inibiscono gli enzimi responsabili di questa modificazione, ripristinando così l’ espressione del gene. L’ animo di questo studio è continuare l’ analisi di queste molecole allo scopo di selezionare la migliore per le sperimentazioni cliniche sui pazienti FRDA e determinarne il dosaggio appropriato. La limitazione delle analisi fin qui condotte è dovuto al fatto che i test potrebbero non essere stati effettuati su un tipo di cellule rilevante per la malattia, quali per esempio sono le cellule cerebrali e del cuore, in quanto tali tipi di cellule non erano disponibili. Il presente studio propone di espandere gli studi correnti alle cellule neuronali che sono state ottenute da cellule di pelle nel nostro laboratorio. Inoltre sarà analizzato un nuovo tipo di promettenti piccole molecole.

Finanziamento: 73.875 $ (1 Luglio 2009 – 31 Giugno 2010)
Progetto cofinanziato da Ataxia UK, FASI e GoFAR

Progetto:Uso di piccole molecole per il trattamento dell’ Atassia di Friedreich

Principale ricercatore:Dott. Daniele Marmolino, Laboratoire de Neurologie Expèrimentale, Universitè Libre de Bruxelles (ULB), Brussels
Supervisore:Prof. Massimo Pandolfo

Piano di lavoro:Lo scopo del progetto è quello di sviluppare un trattamento efficace per l’Atassia di Friedreich. La causa di questa patologia è una mutazione genetica che impedisce alle cellule di produrre un normale quantitativo di fratassina. La fratassina è una proteina necessaria per la funzione dei mitocondri, la sede delle cellule in cui si produce l’energia necessaria alle funzioni cellulari. I pazienti con Atassia di Friedreich producono una fratassina normale, ma in quantità insufficiente. In studi precedenti, è stato mostrato che alcuni farmaci, chiamati inibitori delle HDAC, possono incrementare la fratassina nelle cellule degli individui con Atassia di Friedreich e in topi che sono stati geneticamente modificati in modo da manifestare i sintomi della malattia. Noi proveremo a meglio comprendere i meccanismi di azione di questi farmaci, studiando le modificazioni sugli enzimi istone deacetilasi che sono il loro bersaglio e che agiscono sulle modalità di impacchettamento del materiale genetico (DNA) all’ interno delle cellule. In aggiunta esamineremo anche un’ altra classe di farmaci per la loro capacità ad aumentare i livelli di fratassina. Questi farmaci, chiamati PPARγ agonisti, hanno un meccanismo di azione completamente differente dai precedenti. Proponiamo che un trattamento combinato con i due farmaci possa risultare più efficace e produrre minori effetti collaterali. Per di più gli PPARγ agonisti sono farmaci già approvati per l’uso nel diabete e hanno proprietà neuro protettive in grado di indurre maggiori benefici.

Finaziamento per la ricerca: 35.000 €

Repligen e GoFAR unite per lo sviluppo di Biomarker per l’ uso degli inibitori delle HDAC nell’Atassia di Friedreich

La compagnia biofarmaceutica Repligen Corporation si sta occupando dello sviluppo degli inibitori delle HDAC per il trattamento dell’Atassia di Friedreich. La licenza dei composti selezionati è stata acquistata dallo Scripps Research Institute nell’Aprile del 2007. Attualmente la Repligen si sta occupando dell’identificazione del composto appartenente alla famiglia delle HDACì più idoneo all’uso prolungato nei pazienti. Il nuovo approccio è rivolto ad aumentare la proteina fratassina diminuita a causa della ridotta espressione genica nei pazienti Friedreich.

Parallelamente al lavoro di sviluppo del farmaco, Repligen e GoFAR unitamente, si stanno occupando di sviluppare dei Biomarker, strumenti di aiuto per la valutazione degli effetti del farmaco nell’uomo.
Saranno testati sia l’espressione del gene, sia i livelli della proteina fratassina nelle cellule del sangue dei pazienti, allo scopo di determinare se possa essere osservato, mediante studi su cellule in cultura un effetto sull’ espressione del gene e del livello di proteina dopo trattamenti di breve durata con il farmaco. I cambiamenti indotti dal farmaco nell’ espressione del gene o del livello di fratassina possono fornire un “tracciato” per il monitoraggio dell’ attività del farmaco medesimo e dei suoi effetti dopo periodi di somministrazione più brevi rispetto a quelli necessari per osservare cambiamenti nella progressione della malattia.
Le misure dei biomarker durante le fasi iniziali della sperimentazione clinica, possono dunque confermare l’attività biochimica del farmaco e guidare all’identificazione delle condizioni di dosaggio più idonee.
Questi studi di fattibilità che saranno completati nel 2008, consentiranno di comprendere la necessità o meno di ulteriori test di monitoraggio durante l’uso del farmaco nelle sperimentazioni cliniche.

Finanziamento di GoFAR, 110.000 $ (1 Febbraio – 1 Giugno 2008)

Repligen

La Repligen Corporation è una compagnia biofarmaceutica finalizzata allo sviluppo di nuovi agenti terapeutici per malattie neurologiche. Inoltre è Leader mondiale per la fornitura della Proteina A ricombinante, la cui vendita parzialmente fornisce le risorse per l’ avanzamento e lo sviluppo delle nuove linee di prodotti e dà stabilità finanziaria alla società. La sede centrale della Repligen è localizzata a 41 Seyon Street, Building #1, Suite 100, Waltham MA 02453 (US). Ulteriori informazioni sono disponibili sul sito della Repligen

Progetto: Il silenziamento del gene FXN nell’ atassia di Friedreich: meccanismo e approcci terapeutici atti a riattivare l’ espressione della fratassina

Ricercatore principale: Prof. Massimo Pandolfo, Laboratory of Experimental Neurology Université Libre de Bruxelles-Hôpital Erasme, 1070 Brussels, Belgium

Piano di lavoro: L’ atassia di Freidreich (FRDA) è causata da anormali bassi livelli di fratrassina, una proteina mitocondriale essenziale. Tutti i pazienti FRDA sono portatori di una espansione della ripetizione GAA nel primo introne del gene della fratassina (FXN), allo stato di omozigota o negli eterozigoti in combinazione con altre mutazioni che generano la perdita della funzione. L’espansione GAA inibisce l’espressione del gene FXN mediante un meccanismo di repressione eterocromatina-mediato. Specifici istone deacetilasi (HDAC) inibitori possono incrementare in maniera sostanziale i livelli di FXN mRNA nelle cellule degli individui FRDA e rigenerare i livelli di fratassina nel sistema nervoso e nel cuore in modelli murini knock-in, portatori delle ripetizioni GAA nel gene fxn endogeno.
Noi identificheremo i fattori implicati includendo le HDAC e altre proteine che intervengono sulle specifiche sequenze o strutture del DNA, rimodellando la cromatina, la trascrizione ed il controllo dell’espressione genica. Per questi scopi, useremo la combinazione di metodi biochimici, farmacologici e molecolari, svilupperemo ed utilizzeremo nuovi modelli cellulari e animali. Questi studi possono condurre all’individuazione di obiettivi addizionali per i trattamenti atti al ripristino dei livelli di fratassina.

Finanziamento: 150.000€ ( 1 Aprile 2008 – 31 Marzo 2009)

Progetto: Risposta tempo/dose dipendente degli inibitori delle HDAC appartenenti alla famiglia della diammide pimelica sulla struttura della cromatina del gene della fratassina

Ricercatore principale: Dr. Elisabetta Soragni, Ricercatore associato presso il laboratorio del dipartimento di Biologia Molecolare dello Scripps Research Institute.
Surpervisore: Dr. Joel M. Gottesfeld

Piano di lavoro: L’atassia di Friedreich è causata dal malfunzionamento del gene FXN che codifica una proteina essenziale denominata fratassina. Questo difetto è causato dall’espansione di una semplice ripetizione della sequenza ( GAA) nel gene, che determina il blocco del gene. Il nostro laboratorio ha mostrato che questa repressione nello specifico è dovuta alla modifica della proteina che lega il DNA. E’ ben noto, che questo tipo di modifiche sono associate alla repressione dei geni e che possono essere annullate dall’ uso di piccole molecole che inibiscano gli enzimi responsabili delle modifiche medesime, riattivando dunque la funzione del gene. Noi abbiamo mostrato che una classe di tali piccole molecole può indurre la riattivazione della espressione del gene.
Il nostro primo scopo è studiare nel dettaglio la risposta dose/ tempo dipendente del trattamento con queste piccole molecole in linee cellulari derivate dai pazienti. Tuttavia la limitazione di queste linee cellulari è che sono cellule di sangue umano e cellule di pelle e attualmente non abbiamo la possibilità di studiare gli effetti delle nostre molecole sulle cellule umane del cervello ( ciò dovuto alla indisponibilità di tali tessuti), che sono il sito principale dello sviluppo dei sintomi. Perciò il secondo obiettivo di questo studio è la riprogrammazione delle cellule di pelle in cellule cerebrali, usando un protocollo recentemente pubblicato e il successivo studio degli effetti delle nostre molecole in questo sistema.

Finanziamento :67.000$ (1 Giugno 2008 – 31 Maggio 2009)
Progetto cofinanziato da Ataxia UK e GoFAR

Progetto: Studio sull’ uso della chelazione del ferro nell’ atassia di friedreich

Ricercatore principale: Prof. Antonio Piga, Centro di talassemia–Dipartimento di Scienze Cliniche e Biologiche – Università di Torino, Italia

Piano di lavoro: Si ritiene che il ferro rivesta un ruolo importante nella patogenesi dell’atassia di Friedreich. La proteina fratassina, agisce in maniera importante sul metabolismo del ferro mitocondriale e l’attività ridotta del gene che la codifica, determina accumulo di ferro mitocondriale. Per questa ragione, si ritiene che la chelazione del ferro mediante trattamento con il chelante orale deferiprone (DFP) possa rappresentare una potenziale terapia per l’atassia di Friedreich.
Uno studio pilota della durata di sei mesi su pazienti FRDA trattati con deferiprone, ha evidenziato il prodursi di alcuni benefici clinici, quali il miglioramento dei movimenti fini e dell’abilità manipolativa, la scioltezza dell’ eloquio, la sensazione di sentire le proprie estremità più calde e per alcuni pazienti, l’abilità di sentire i propri piedi sul terreno. Si è anche osservata una diminuzione dei livelli di ferro nel nucleo dentato dei pazienti FRDA.
Il nostro primo obiettivo è verificare l’applicabilità e la non tossicità dell’uso del deferiprone in pazienti FRDA. A causa del rischio di agranulocitosi come potenziale controindicazione del DFP, osservata nel 1% di pazienti affetti da talassemia, sarà previsto un rigido controllo del conteggio dei valori del sangue.
Il secondo obiettivo è misurare il livello di fratassina in cellule mononucleari del sangue periferico dei pazienti FRDA all’inizio e alla fine dello studio, utilizzando un kit dedicato a questo scopo.
Infine vogliamo organizzare lo studio di preparazione e fattibilità di un trial controllato e randomizzato di efficacia del deferiprone in pazienti FRDA, utilizzando i protocolli dell’ International Cooperative Ataxia Rating Scale (ICARS) e della Friedreich’s Ataxia Rating Scale (FARS).
Sarà anche prestata attenzione alla valutazione degli effetti del deferiprone sulle funzioni cardiache.

Due anni di finanziamento: 49.000€ ( 1 Settembre 2008 – 31 Agosto 2010)