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Glioblastoma multiforme: una nuova terapia genica

Un team di ricercatori italiani ha sviluppato una nuova terapia genica promettente per le cura del glioblastoma multiforme basata sull'ingegnerizzazione delle cellule staminali ematopoietiche.

Categorie Innovazione · Medicina

La natura immunosoppressiva del microambiente tumorale nel glioblastoma ostacola lo sviluppo di immunoterapie efficaci. Per superare questo ostacolo, un team di ricercatori dell’Università Vita-Salute San Raffaele di Milano ha progettato cellule staminali ematopoietiche che rilasciano l’interferone-α o l’interleuchina-12. Il trattamento ha inibito la crescita del tumore e migliorato la sopravvivenza. Inoltre, è stato più efficace e sicuro della somministrazione sistemica di citochine, suggerendo che la precisione spaziale e temporale sono fattori chiave nel determinare gli effetti terapeutici dell’approccio.

Cos’è il glioblastoma multiforme?

Si tratta del tumore cerebrale più comune caratterizzato da un microambiente tumorale che rappresenta una barriera per lo sviluppo di immunoterapie efficaci. Ad oggi, questa patologia rimane una malattia fatale con un beneficio limitato delle terapie standard, vale a dire:

  • esportazione chirurgica,
  • radioterapia,
  • chemioterapia,
  • immunoterapie innovative.

Il fallimento delle immunoterapie è attribuito al sito in cui crescono questi tumori, alla limitata bio-distribuzione delle terapie dalla circolazione sistemica e ad un microambiente tumorale fortemente immunosoppressivo. La somministrazione mirata di citochine immunoattivanti può superare questi ostacoli; infatti, supera gravi eventi avversi legati alla loro somministrazione sistemica e migliora la sicurezza e l’efficacia del trattamento.

Glioblastoma
Una radiografia della testa presa da uno scanner tomografico assistito da computer. Questa tecnica è utile per la rivelazione del glioblastoma multiforme.

Lo studio effettuato dal team di ricercatori sul glioblastoma multiforme

La strategia mira a evitare i tessuti fuori bersaglio e a raggiungere un’espressione efficace solo nel sito della malattia; questo limitando il rischio di eventi avversi, effetti fuori bersaglio e desensibilizzazione dall’esposizione a dosaggio eccessivo. I potenziali candidati sono l’interferone-α (IFN-α) e l’interleuchina-12 (IL-12) i cui benefici dipendono dalle attività pleiotropiche sui componenti tumorali, stromali e immunitari del microambiente tumorale.

Glioblastoma multiforme
Effetti antitumorali della somministrazione del gene IFN-α basato sul microambiente tumorale nel glioblastoma multiforme. (A) Rappresentazione schematica del progetto sperimentale; (B) Numero di coppie vettoriali misurato nelle cellule del sangue dei topi CTRL e IFN-α; (C) Globuli nel PB dei topi CTRL e IFN-α (a sinistra) e IFN-α misurati nel plasma degli stessi topi alla ricostituzione ematopoietica (a destra); (D) Immagini rappresentative delle scansioni MRI ponderate T2 di quattro topi CTRL e quattro TOPI IFN-α 42 giorni dopo l’iniezione del tumore. Le linee tratteggiate evidenziano lesioni tumorali; (E) Carico tumorale, calcolato mediante scansioni MRI, di topi CTRL e IFN-α 42 giorni dopo l’iniezione tumorale (mediana); (F) IFN-α misurato nel plasma dei topi mediante test immunoassorbente enzimatico 44 giorni dopo l’iniezione tumorale; (G) Curve di sopravvivenza Kaplan-Meier di topi CTRL portanti mGB2 e IFN-α; (H) Scansioni MRI seriali di due sopravvissuti a lungo termine del gruppo IFN-α. Le linee tratteggiate rivelano l’entità delle lesioni tumorali – Credits: Science

Per somministrare IFN-α al sito tumorale si approfitta di una popolazione di monociti/macrofagi associati al tumore. Le cellule staminali ematopoietiche sono tradotte con un vettore lentivirale che esprime la citochina sotto la regolazione positiva del potenziatore Tie2 e la regolazione negativa dei microRNA specifici, questo per riconoscere le sequenze bersaglio complementari nel vettore. Il trapianto di queste cellule ingegnerizzate induce il rilascio specifico di IFN-α favorendo l’attivazione immunitaria e le risposte terapeutiche in diversi modelli tumorali sperimentali.

Sperimentazione in vivo sui topi

Durante la sperimentazione in vivo si è osservata la clearance tumorale solo in una piccola frazione di topi analizzati. La variazione stocastica nel repertorio dei singoli recettori delle cellule T, l’entità del recupero delle cellule T dopo il condizionamento o la perturbazione indotta dal trattamento possono determinare se l’emergere dell’immunità adattiva porta all’eradicazione del tumore o meno.

Glioblastoma multiforme
La terapia genica TIE2-IFN-α-DHFR inducibile inibisce la crescita del GBM e prolunga la sopravvivenza dei topi; (A) Rappresentazione schematica del progetto sperimentale; (B) Globuli bianchi nel sangue periferico dei topi CTRL e IFN-α-DHFR (a sinistra) e IFN-α misurati nel plasma degli stessi topi dopo ricostituzione ematopoietica (a destra); (C) Globuli bianchi nel PB dei topi CTRL e IFN-α-DHFR (a sinistra) e IFN-α misurati nel plasma degli stessi topi dopo sei dosi di TMP (a destra); (D) Scansioni MRI seriali ponderate T2 di due topi rappresentativi CTRL e IFN-α-DHFR. Le linee tratteggiate evidenziano lesioni tumorali; (E) Carico tumorale (mediano), calcolato mediante risonanza magnetica, di topi CTRL e IFN-α-DHFR 14 giorni dopo l’iniezione del tumore e prima del trattamento con trimetoprim. Risonanze magnetiche successive a 25 giorni e a 40 giorni dopo l’iniezione del tumore; (F) Curve di sopravvivenza Kaplan-Meier dei topi CTRL portanti mGB2 e IFN-α-DHFR; (G) Successive scansioni MRI del sopravvissuto prima, durante e dopo il trattamento con trimetoprim; (H) Cinetica di crescita del glioblastoma multiforme nel sopravvissuto a lungo termine e (I) concentrazione plasmatica di IFN-α dello stesso straordinario del topo – Credits: Science

La terapia genica migliora la sopravvivenza nei topi immunocompromessi, gli effetti antitumorali derivano anche dalla riprogrammazione delle cellule mieloidi con l’inibizione associata all’angiogenesi. L’up-regulation è diffusa in tutto l’infiltrato immunitario del tumore ed è associata a funzionalità di attivazione avanzate, come: la riduzione dell’esaurimento delle cellule T e la commutazione della classe delle immunoglobuline delle cellule B.

Conclusioni della ricerca

Complessivamente, i dati riportati forniscono un potenziale paradigma per lo sviluppo della terapia delle citochine di prossima generazione e per affrontare l’obiettivo a lungo ricercato di catturare il loro pieno potere terapeutico per combattere malattie letali come il glioblastoma multiforme prevenendo gli effetti collaterali dell’esposizione fuori bersaglio.