MDPHARMA_banner
Diagnostica • Neuroscienze

Ricalibrare il DNA: un nuovo approccio nel trattamento dell’Alzheimer

Alzehimer cure cellule staminali
Scritto da Sara Nicastro

La malattia di Alzheimer è una patologia neurodegenerativa progressiva, responsabile del 50-60% di tutti i casi di demenza. Un nuovo studio ha valutato la somministrazione di cellule staminali per via nasale, per comprenderne l’applicabilità e la risposta immunitaria dei pazienti.

Il morbo di Alzheimer

Confronto cervello sano cervello morbo stato avanzato Alzehimer
Figura 1. Confronto tra cervello sano e cervello con morbo in stato avanzato. Credits: Alzheimer’s Association

Il morbo di Alzheimer è una demenza degenerativa primaria in cui i neuroni muoiono (Figura 1), interrompendo la produzione e la distribuzione di alcune sostanze chimiche (i neurotrasmettitori) che trasportano i messaggi all’interno del cervello.

Si tratta della forma di demenza più comune al mondo e si sviluppa a causa di una serie di alterazioni biologiche che coinvolgono diverse proteine del cervello.

Approfondimento: La biologia dietro la malattia

L’impatto epidemiologico

A livello globale, le stime indicano la presenza di circa 50 milioni di persone affette da demenza. Si tratta di un numero destinato a triplicare entro il 2050, raggiungendo i 152 milioni a causa del progressivo invecchiamento della popolazione. In Italia, i dati istituzionali confermano un onere epidemiologico massiccio: si stimano 1.126.961 casi prevalenti di demenza nella popolazione di età pari o superiore ai 65 anni. Esiste inoltre una quota minoritaria ma clinicamente rilevante di demenza a esordio giovanile (early onset, 35-64 anni), che conta circa 23.730 casi sul territorio nazionale.

Approfondimento: Incidenza della malattia e divario di genere

Approfondimento: Il ruolo della prevenzione: i 14 fattori di rischio modificabili

Il limite delle terapie attuali

Attualmente, i farmaci più utilizzati per l’Alzheimer (come gli inibitori dell’acetilcolinesterasi e la memantina) possono aiutare ad alleviare temporaneamente alcuni sintomi, ma non sono in grado di fermare o rallentare la malattia. Negli ultimi anni sono stati sviluppati nuovi trattamenti basati su anticorpi monoclonali diretti contro la proteina beta-amiloide, come Lecanemab e Aducanumab. Questi farmaci sono in grado di ridurre gli accumuli di beta-amiloide nel cervello e sembrano rallentare, almeno in parte, il peggioramento delle funzioni cognitive. Tuttavia, i loro benefici a lungo termine non sono ancora del tutto chiari e il loro utilizzo può comportare effetti collaterali importanti, come gonfiore del cervello o piccole emorragie cerebrali, soprattutto nelle persone che possiedono una particolare variante genetica chiamata APOE ε4; ovvero una variante al gene che codifica per l’apolipoproteina E (ApoE). Per questo la ricerca sta puntando sull’integrazione tra medicina rigenerativa e genetica.

Le cellule staminali hanno la straordinaria capacità di riparare i tessuti danneggiati e di modulare l’ambiente cerebrale ostile.

Approfondimento: Tipologie di cellule staminali

Esosomi modificati somministrati per via nasale

Per uno studio clinico innovativo condotto presso l’Ospedale Ruijin1, un centro di eccellenza universitario in Cina, a Shanghai, sono stati arruolati 9 pazienti (5 uomini, 4 donne, età ≥50 anni).

L’obiettivo della ricerca clinica era valutare la sicurezza clinica e l’efficacia preliminare della somministrazione intranasale di esosomi, derivati da cellule staminali stromali mesenchimali adipose umane allogeniche (ahaMSCs-Exos) in pazienti affetti dal morbo di grado lieve-moderato.

Gli esosomi sono piccole vescicole che le cellule producono continuamente durante la loro vita e che contengono proteine, lipidi e altre molecole di segnalazione.

Per riuscire nello scopo, le cellule staminali sono state trattate secondo la tecnica CRISPR/Cas9 che modifica le cellule stesse e il contenuto degli esosomi prodotti (Figura 4). Gli esosomi modificati vengono quindi estratti e somministrati per via nasale a scopo terapeutico. In particolare, sono stati prelevati campioni di cellule somatiche dal paziente (generalmente fibroblasti cutanei), è stata corretta in vitro la mutazione genetica mediante CRISPR/Cas9 e le cellule somatiche sono state fatte regredire allo stadio di cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC). Da queste, è poi possibile ottenere cellule staminali neurali (NSC) per il successivo trapianto. Tale metodo azzera quasi del tutto il rischio di rigetto, e garantisce la reimmissione di cellule sane prive del difetto genetico originario, favorendo un recupero cognitivo notevolmente superiore rispetto all’approccio esclusivamente farmacologico.

tecnica CRISPR/Cas9 esosomi
Figura 5. CRISPR/Cas9. Estrazione degli esosomi da cellule staminali mesenchimali (MSC), la loro ingegnerizzazione (caricamento di molecole terapeutiche), la somministrazione per via intranasale in topi e l’effetto terapeutico a livello cerebrale (inibizione dell’enzima BACE1, riduzione della β-amiloide e riparazione dei neuroni). Credits: International Journal of Nanomedicine

Approfondimento: Tecnica CRISPR/Cas9

Per condurre lo studio, i ricercatori hanno scelto di adottare un disegno “in aperto”, ossia un approccio completamente trasparente in cui tutti i partecipanti erano consapevoli del farmaco che stavano assumendo, escludendo del tutto l’impiego di un placebo. Al fine di testare la sicurezza e l’efficacia della terapia a diversi livelli, il campione è stato suddiviso in tre gruppi composti da tre persone ciascuno. A questi gruppi sono state somministrate dosi progressivamente crescenti del farmaco, seguendo un’escalation che prevedeva un dosaggio basso, medio e infine alto. Dal punto di vista operativo, l’intervento farmacologico è stato erogato per via intranasale con una cadenza di due volte alla settimana, coprendo un periodo continuativo di tre mesi (12 settimane).

Il trattamento si è rivelato ottimamente tollerato. Durante tutto lo studio, nessun paziente ha avuto effetti collaterali gravi. Inoltre, gli esami del fegato e dei reni sono rimasti nella norma, confermando che la somministrazione tramite spray nasale è sicura per tutto l’organismo.

Osservando i dati in Figura 6, dove i valori al di sotto dello zero indicano una diminuzione o un “restringimento”, emerge un risultato molto chiaro in due direzioni. Da un lato, i grafici confermano che nessuna delle tre dosi è riuscita a ridurre in modo significativo l’accumulo delle proteine tossiche tipiche dell’Alzheimer (la beta-amiloide e la tau). Dall’altro lato, il trattamento ha mostrato un potenziale eccellente nella salvaguardia della memoria: i pazienti trattati con il dosaggio medio hanno subìto un restringimento (atrofia) dell’ippocampo nettamente inferiore rispetto agli altri. Ne segue quindi che il meccanismo d’azione degli esosomi mesenchimali non sembra essere basato sulla degradazione meccanica o diretta delle placche amiloidi, bensì sulla neuromodulazione del microambiente cerebrale. Gli esosomi agiscono quindi come vettori naturali, trasferendo fattori neurotrofici e microRNA (come il miR-124) che inibiscono la neuroinfiammazione, polarizzano la microglia verso un fenotipo antinfiammatorio (M2) e promuovono la neurogenesi endogena.

Cambiamenti cervello pazienti dopo anno sperimentazione confronto effetti tre diverse quantità farmaco dose bassa media alta
Figura 6. Cambiamenti avvenuti nel cervello dei pazienti dopo un anno di sperimentazione, mettendo a confronto gli effetti di tre diverse quantità di farmaco (dose bassa, media e alta). Credits: General Psychiatry

Lo studio presenta alcuni limiti importanti: ha coinvolto un numero molto ridotto di partecipanti (solo 9 pazienti), non prevedeva un gruppo di controllo trattato con placebo e la durata del monitoraggio era troppo breve per valutare gli effetti a lungo termine sulla progressione della malattia. Nonostante ciò, la somministrazione intranasale degli esosomi si è dimostrata sicura e ben tollerata, fornendo una base promettente per studi clinici più ampi.

Conclusioni e prospettive future

Per la prima volta, una sperimentazione clinica ha mostrato che gli esosomi derivati da cellule staminali mesenchimali possono essere somministrati per via nasale in pazienti con malattia di Alzheimer in modo sicuro, con segnali preliminari di miglioramento cognitivo. Parallelamente, studi preclinici hanno evidenziato che la tecnologia di editing genetico CRISPR/Cas9 può correggere mutazioni associate all’Alzheimer, come quelle dei geni della proteina precursore dell’amiloide e della presenilina 1, ripristinando il normale funzionamento dei neuroni in laboratorio.

Gli esosomi rappresentano un’alternativa alla terapia cellulare tradizionale, evitando problemi come il rigetto immunitario e la scarsa sopravvivenza delle cellule trapiantate. Inoltre, possono agire come vettori naturali per trasportare molecole terapeutiche nel cervello. In futuro, l’integrazione con CRISPR/Cas9 potrebbe permettere di intervenire direttamente sulle cause genetiche della malattia, anziché limitarsi a trattarne i sintomi.

Questo approccio segna un possibile cambio di paradigma nella ricerca sull’Alzheimer. Invece di concentrarsi esclusivamente sulla rimozione delle placche di beta-amiloide, l’obiettivo diventa ripristinare l’equilibrio del microambiente cerebrale attraverso la riduzione dell’infiammazione cronica, la modulazione della risposta immunitaria e l’impiego di strategie di medicina rigenerativa.

La traslazione clinica della tecnologia CRISPR nel sistema nervoso centrale affronta sfide considerevoli, in primis gli “effetti off-target” (mutazioni involontarie fuori dal sito bersaglio) e le enormi difficoltà di delivery vettoriale attraverso la complessa architettura del cervello umano in vivo.

I dati clinici per gli esosomi richiedono ampie conferme in studi multicentrici randomizzati in doppio cieco.

Nei prossimi 5-10 anni, lo sviluppo si concentrerà sull’ottimizzazione dei sistemi di somministrazione nanometrici (nanoparticelle lipidiche) e sull’affinamento delle tecniche di “base editing” e “prime editing” (che modificano il DNA senza causare rotture a doppio filamento, aumentando la sicurezza). La combinazione di editing genomico di precisione e cellule staminali specifiche per il paziente permetterà di sviluppare strategie di medicina personalizzata, capaci di rallentare in modo definitivo o prevenire l’avanzata delle patologie neurodegenerative.

  1. Ospedale Ruijin, Shanghai ↩︎

Fonti e approfondimenti

    • The Lancet - Dementia prevention, intervention, and care: 2024 report of the Lancet standing Commission;
    • Frontiers - Stem cell and CRISPR/Cas9 gene editing technology in Alzheimer’s disease therapy: from basic research to clinical innovation;
    • General Psychiatry - Clinical safety and efficacy of allogenic human adipose mesenchymal stromal cells- derived exosomes in patients with amild to moderate Alzheimer’s disease: a phase I/II clinical trial.
MDPHARMA_banner

Informazioni autore

Sara Nicastro

Sono Sara Nicastro, laureata in Ingegneria Industriale con curriculum meccanico e attualmente specializzata in Ingegneria Biomedica, con un focus sull’ingegneria tissutale. Amo questo ambito perché rappresenta il punto d’incontro tra scienza e futuro, dove la ricerca diventa vita concreta.
Appassionata di lettura e sport, trovo naturale trasformare esperienze e riflessioni in parole: scrivere di scienza, per me, è un modo per unire le persone.

Registrati alla nostra newsletter