Molecular Genetics Thalassaemia Department

Σημαντικά τα ευρήματα έρευνας επιστημόνων του Ινστιτούτου Νευρολογίας & Γενετικής Κύπρου

Επιστήμονες του Τμήματος Μοριακής Γενετικής Θαλασσαιμίας του Ινστιτούτου Νευρολογίας & Γενετικής Κύπρου (ΙΝΓΚ) ανέπτυξαν μία νέα προσέγγιση για τη θεραπεία της β-θαλασσαιμίας (μεσογειακής αναιμίας). Συγκεκριμένα, η ερευνητική ομάδα του Τμήματος (Σχήμα 1) προσέγγισε την πιο συχνή και σοβαρή μορφή της νόσου στην Κύπρο με μια καινούρια μέθοδο η αποτελεσματικότητα της οποίας αποδείχθηκε πειραματικά σε κύτταρα ασθενών. Τα αποτελέσματα της μελέτης δημοσιεύθηκαν πρόσφατα στο περιοδικό Haematologica.

Στη β-θαλασσαιμία, ένα από τα βασικά στοιχεία των ερυθροκυττάρων, η β-σφαιρίνη, είναι ανεπαρκής, γεγονός που οδηγεί στην ελαττωματική ανάπτυξη και πρόωρη καταστροφή των ερυθροκυττάρων, με κύριο επακόλουθο την αναιμία και τη συσσώρευση σιδήρου στο αίμα και στα όργανα του ασθενούς. Ως αποτέλεσμα, οι ασθενείς εξαρτώνται από τακτικές μεταγγίσεις αίματος και φαρμακευτική αποσιδήρωση. Η μεταμόσχευση μυελού των οστών η οποία αποτελεί τη μόνη ριζική θεραπεία της νόσου, είναι διαθέσιμη μόνο για ένα μικρό ποσοστό των ασθενών και συνοδεύεται από σοβαρές επιπλοκές. Συνεπώς, οι ερευνητές αναπτύσσουν νέες ριζικές θεραπείες με τη χρήση εργαλείων μοριακής γενετικής. Μέχρι στιγμής, οι κλινικές μελέτες της θεραπείας αυτής βασίζονται στην προσθήκη ενός φυσιολογικού γονιδίου της β-σφαιρίνης στα βλαστικά κύτταρα του ασθενούς. Λόγω τεχνικών περιορισμών, αυτή η προσέγγιση δε θεραπεύει πλήρως τους ασθενείς με σοβαρές μορφές της νόσου, όπως αυτή που προκαλείται από την πιο συχνή για τον κυπριακό πληθυσμό μετάλλαξη IVSI-110. Συγκεκριμένα, η μετάλλαξη IVSI-110 συναντάται στο 76% των φορέων β-θαλασσαιμίας και στο 9% του γενικού πληθυσμού της Κύπρου, ενώ είναι επίσης συχνή και σε πολλές άλλες χώρες (Σχήμα 2).

Έτσι, η προσπάθεια της ομάδας του ΙΝΓΚ εστιάζεται στην ανάπτυξη βελτιστοποιημένων και πιο στοχευμένων θεραπευτικών προσεγγίσεων, ειδικά για τη μετάλλαξη IVSI-110. Μια από τις προσεγγίσεις που αναπτύχθηκε στο εργαστήριο βασίζεται στην αναγνώριση και καταστολή του μεταγραφικού προϊόντος (RNA) που παράγεται από το ελαττωματικό γονίδιο της β-σφαιρίνης. Η στόχευση του ελαττωματικού RNA γίνεται με τεχνητά μόρια RNA, τύπου μικρής φουρκέτας (short-hairpin RNA, shRNA), τα οποία μπορούν να μεταφερθούν μόνιμα σε βλαστικά κύτταρα ασθενών, αποτελώντας έτσι εργαλεία ριζικής θεραπείας. Τα εργαλεία αυτά παρεμποδίζουν την παθολογική δράση του ελαττωματικού RNA της β-σφαιρίνης που προκαλείται από τη μετάλλαξη IVSI-110, οδηγώντας στην αύξηση της παραγωγής της φυσιολογικής β-σφαιρίνης. Η ομάδα του ΙΝΓΚ σχεδίασε και έλεγξε μια σειρά τέτοιων εργαλείων και απέδειξε εργαστηριακά την αποτελεσματικότητα συγκεκριμένων shRNAs σε κύτταρα ασθενών. Η μέθοδοςπέτυχε σημαντική βελτίωση στις βασικές παραμέτρους της νόσου και ξεπέρασε μάλιστα σε αποτελεσματικότητα την προσέγγιση γονιδιακής θεραπείας που βρίσκεται τώρα σε κλινικές δοκιμές. Επιπλέον, η ομάδα απέδειξε ότι ο συνδυασμός των δύο μεθόδων βελτιώνει τα αποτελέσματα της θεραπείας συγκριτικά με την εφαρμογή της κάθε μεθόδου ξεχωριστά (Σχήμα 3). Τα αποτελέσματα αυτά ανοίγουν τον δρόμο για εφαρμογή μονοθεραπείας ή συνδυαστικής θεραπείας, εξειδικευμένης για τη συχνότερη μορφή β-θαλασσαιμίας στην Κύπρο. Το Τμήμα Μοριακής Γενετικής Θαλασσαιμίας του ΙΝΓΚ εξασφάλισε πρόσφατα χρηματοδότηση από το Ίδρυμα Προώθησης Έρευνας Κύπρου για την περαιτέρω βελτίωση της θεραπευτικής μεθόδου.

Σχήμα 1. Επιδημιολογία της μετάλλαξης IVSI-110 της β-σφαιρίνης. Η μετάλλαξη έχει εξαιρετική σημασία για την Κύπρο, αλλά είναι συχνή επίσης σε πολλές άλλες χώρες (Α), π.χ. σε χώρες της Ευρώπης, της Μεσογείου και της Μέσης Ανατολής (Β). Χάρτες και αριθμοί από www.ithanet.eu, τη διεθνή πύλη του ΙΝΓΚ για τη β-θαλασσαιμία.

Σχήμα 2. Ανάλυση της θεραπευτικής προσέγγισης σε κύτταρα ασθενών. Η αύξηση στην  παραγωγή της φυσιολογικής β-σφαιρίνης, μίας από τις βασικές παραμέτρους που εξετάστηκαν στην παρούσα μελέτη,απέδειξε τη θεραπευτική αποτελεσματικότητα της προσέγγισης. Το θεραπευτικό εργαλείο GLOBE προσθέτει ένα γονίδιο της β-σφαιρίνης στα βλαστικά κύτταρα και σε κλινικές δοκιμές μειώνει την εξάρτηση των ασθενών με β-θαλασσαιμία από μετάγγιση αίματος. Το θεραπευτικό εργαλείο shRNA IVSI-110 στοχεύει και ουδετεροποιεί το ελαττωματικό RNA της μετάλλαξης IVSI-110 της β-σφαιρίνης. Κάθε εργαλείο μόνο του βελτιώνει την έκφραση της β-σφαιρίνης, ενώ ο συνδυασμός των δυο εργαλείων προσφέρει καλύτερη θεραπευτική αγωγή σε σύγκριση με το εργαλείο GLOBE μόνο του. Τα βέλη υποδεικνύουν αύξηση με στατιστική σημαντικότητα.

Μελέτη: Patsali P, Papasavva P, Stephanou C, Christou S, Sitarou M, Antoniou MN, Lederer CW, Kleanthous M. Short-hairpin RNA against aberrant HBB[IVSI-110(G>A)] mRNA restores β-globin levels in a novel cell model and acts as mono- and combination therapy for β-thalassemia in primary hematopoietic stem cells. Haematologica. 2018. doi: 10.3324/haematol.2018.189357. PubMed PMID: 29700171.