Presentazione della Dottoressa Letizia Mazzini – Clinica

Sclerosi Laterale Amiotrofica:
dalla ricerca di base
all’applicazione clinica
Letizia Mazzini
Clinica Neurologica
Università “Amedeo Avogadro”
Novara
PubMed
(parola chiave: Amyotrophic Lateral
Sclerosis)
• Aprile 1986: 6 pubblicazioni
• Aprile 2006: 64 pubblicazioni
Epidemiology
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•
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Uniform world-wide distribution
Incidence/100,000/year
– Overall: 1.5 to 2; Male = 2.1; Female 1.8
– 65 to 74 years: Male = 10.2; Female = 7.4
– Increases in 1990's in: Females; Patients > 75 years; Southern Europe
Prevalence: 3 to 8 per 100,000
Risk increases with age up to 74 years
Mortality
– Causes 1 in 700 deaths
– Rate: 1.9/100,000/year
Male:Female 1.5:1
More male predominance in younger onset cases
Onset age
Mean: 56 to 63 years
Only rare cases before 20 years
Rare disease
•
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•
•
•
Difficoltà della Ricerca
Scientifica nelle Malattie Rare
4Spesso mancano adeguati modelli animali
4E’ difficile il reclutamento per la
dispersione sul territorio
4Peculiari problemi metodologici
(numerosità del campione, variabilità
clinica..)
4Scarsa probabilità di ricevere finanziamenti
Rare Disease Clinical Research Network
(National Institute of Health 27\02\2003)
4Collaborazione nella Ricerca Clinica delle
malattie rare (studi clinici, studi longitudinali,
studi pilota)
4Studio di nuovi approcci e tecnologie per il
trattamento, la classificazione, l’analisi dei dati
4Training per i ricercatori coinvolti nella ricerca
delle malattie rare
4Facilitare l’accesso all’informazione dello stato
della ricerca negli USA e nel mondo aggiornato
per i ricercatori, i clinici, i pazienti
Legge malattie rare
(decreto 18 maggio 2001 n 279)
• Realizzazione di una rete nazionale
• Esenzione dalla partecipazione al costo
delle relative prestazioni sanitarie
• Identificazione presidi
Commissione per lo studio delle problematiche
concernenti la diagnosi, la cura e l’assistenza dei
pazienti affetti da Sclerosi Laterale Amiotrofica
D.M. 10 aprile 2003
Commissione Ministeriale per la Ricerca nella
Sclerosi Laterale Amiotrofica
D.M. 14 ottobre 2004
Detta Commissione dovrà promuovere la ricerca
orientata a:
¾ Patogenesi della SLA
¾ Definizione dei marcatori biologici della malattia
¾ Identificazione di terapie innovative
farmacologiche, cellulo-mediate e terapia genica
Indirizzi di ricerca
¾Meccanismi eziopatogenetici
¾Trials terapeutici
Sclerosi Laterale Amiotrofica
Fattori genetici
Malattia Multifattoriale
Fattori esogeni
Sclerosi Laterale Amiotrofica
Fattori genetici
Malattia
Multifattoriale
Fattori esogeni
Forme familiari
Mutazioni SOD
Forme giovanili
(alsina)
Associazioni con
altre malattie
ereditarie
Sclerosi Laterale Amiotrofica
Fattori genetici
Malattia
Multifattoriale
Fattori esogeni
Agenti infettivi
Metalli pesanti
Agenti chimici
Shock elettrici
Traumi
Attività fisica
intensa
Sclerosi Laterale Amiotrofica
(Forma di Guam)
Fattori genetici
Maggiore
Incidenza
(7,5\100.000)
Malattia
Multifattoriale
Fattori esogeni
Cycas
Circinalis
Neurotossine
Sclerosi Laterale Amiotrofica
(malattia degli sportivi?)
Fattori genetici
Malattia
Multifattoriale
Fattori esogeni
Soggetti magri e
atletici
Maggiore esposizione
ai tossici esogeni
Facilitazione trasporto
attraverso BEE
Maggiore assorbimento
dai MNs dei tossici
Maggiore suscettibilità
dei MNs che afferiscono
alle fibre fast
Meccanismi eccitatori
sui MNs
Transgenic SOD 1
mouse model
Motor Neurons produced in the
laboratory from embryonic stem cells.
(Wichterle H et al Cell 2002 110:385-397)
ALS pathogenesis: excitotoxic
hypothesis
• SOD1 gene mutations
• Elevated glutamate levels in plasma
• Elevated glutamate and aspartate levels in
cerebrospinal fluid
• Reduced tissue levels of excitatory amino acids
• Glutamate transporter abnormalities
• Formation of reactive oxygen species
Riluzolo
Astrogliosi
Trigger
?
Neurotoxicity
Inflammatory cascades
Neurodegeneration
Activated
Microglia
Come funziona la sperimentazione
clinica
¾ Protocollo sperimentale: documento che descrive
l’obbiettivo, la metodologia, le considerazioni
statistiche e l’organizzazione di uno studio.
¾ La sperimentazione clinica è posta sotto il
controllo delle autorità sanitarie pubbliche (Istituto
Superiore di Sanità, Ministero della Sanità,
Comitati Etici Regionali, Comitati Etici locali)
Come funziona la sperimentazione
clinica
¾Fase I: studio preliminare sulla sicurezza e
sulla modalità di azione
¾Fase II: studio terapeutico pilota
¾Fase III: studio terapeutico su più larga
scala
¾Fase IV: Dopo la commercializzazione
Come funziona la sperimentazione
clinica
¾ Studi clinici controllati: un gruppo di pazienti riceve il
trattamento sperimentale mentre il gruppo di controllo riceve la
terapia standard o il placebo (preparazione apparentemente
identica a quella che si vuole testare ma che non contiene alcun
principio attivo)
¾ Studi clinici controllati randomizzati: i pazienti sono
assegnati a caso al gruppo sperimentale o a quello di controllo
¾ Studi in cieco: quando i pazienti non sanno a quale gruppo sono
stati assegnati
¾ Studi in doppio cieco: né i pazienti, né i medici sanno chi sta
assumendo la cura sperimentale e chi il placebo
Can Selection of Rapidly Progressing Patients
Shorten Clinical Trials in Amyotrophic Lateral Sclerosis?
Mamede de Carvalho, MD; Michael Swash, MD
Arch Neurol. 2006;63:557-560
Come funziona la
sperimentazione clinica
E’importante ricordare che i trials
non sono terapie ma esperimenti
scientifici che possono, o non
possono risultare efficaci
Indirizzi di ricerca terapeutica
• Neuroprotezione (agenti antiossidanti,
agenti antieccitotossici, agenti
antiinfiammatori)
• Neurorigenerazione (fattori di crescita
cellule staminali)
• Terapia genica
Agenti antiossidanti
• Pentossifillina
Fase II-III, Randomizzato, doppio cieco; Sede:
Multicentrico Europa; Inizio: autunno 2002; Durata: 24
mesi; N°: 400 pz Concluso. Nessun effetto clinico
• CoQ10 (particolarmente attivo sui mitocondri):
Fase III; Multicentrico, Inizio: ottobre 2004; Durata non
determinata; N° ? Pz
• AEOL 10150
Fase II, Randomizzato, 80% farmaco 20% placebo; Sede:
Multicentrico USA; Inizio: autunno 2005; N° ?pz
Agenti antieccitotossici
Inibitori caspasi
¾ Celecoxib:
Fase III, Randomizzato-Doppio cieco, Northeast ALS
Consortium, Inizio:dicembre 2001; Durata: non determinata;
N°: 300 pz Risultati preliminari: nessun effetto clinico
¾ Minocycline:
– Fase II, aperto, California Pacific Medical Center buona
tollerabilità
– Fase III, Randomizzato- cieco, Northeast ALS Consortium,
Inizio: estate 2003, Durata: 2 anni; N°: 400 pz
¾ Tamoxifen
Fase II, Randomizzato-cieco, Università del Wisconsin, Inizio:
gennaio 2002; Durata: non determinata; N°: 100 pz
Modulatore degli astrociti
ONO-2506PO
Fase II-III, Randomizzato, doppio cieco; Sede:
Multicentrico Europa; Inizio: primavera 2003;
Durata: 18 mesi; Concluso. Nessun effetto
clinico
TCH-346
• Fase II, Randomizzato, doppio cieco.
Multicentico. Sospeso
Beta-Lactam antibiotics are multipotent
agents to combat neurological diseases.
(Ji HF et al Biochem Biophys Res Commun. 2005 May 19)
• Modificano i livelli
delle proteine che
regolano il
glutammato
• Sono noti da tempo
come chelanti dei
metalli
• Ceftriaxone
Fase III; Multicentrico
Inizio: primavera 2005;
Durata non determinata;
N° 600 pz
Antivirali
Ritonavir + hydroxyurea
• Fase II- Randomizzato, doppio cieco; Sede:
Multicentrico USA; Inizio: autunno 2004
Fattori Neurotrofici
Fattori Neurotrofici (prevenzione morte neuronale,
stimolazione della rigenerazione neuronale)
• Myotrophin (IGF1): Fase III, Randomizzato-Doppio cieco, 16
Centri in USA, Inizio: giugno 2003, Durata: 2 anni; N°: 330
pz
• BDNF: Sospesi
• Xaliproden: Nessun effetto clinico
• Ossigenoterapia iperbarica: Fase I. In 4\5 pz miglioramento della
forza muscolare.
• L-acetyl-L-carnitine: Fase II, RAndomizzato-Doppio cieco, 19
Centri italiani, Inizio: luglio 2006, Durata 1 anno; N°80
ALS care and management
Ventilazione
Terapia genica
¾ Tecniche ex vivo (espianto chirurgico di tessuti
malati in cui viene iniettato il nuovo DNA. Le
cellule, fatte replicare in coltura, vengono
reimpiantate nel tessuto malato del paziente)
¾ Tecniche in vivo (Il DNA terapeutico viene
veicolato da un virus all’interno delle cellule.
Questo DNA è in grado di condizionare solo le
cellule nuove, non quelle già malate)
Terapia genica nella SLA
In topi mutati per il gene della SOD1 in cui era
stato inoculato attraverso un adenovirus il gene
che codifica il Glial-derived neurotrophic factor
(GDNF) hanno mostrato un rallentamento della
progressione dei sintomi ed un prolungamento
della sopravvivenza.
( C. Acsadi et al “ Increased survival and function
of SOD1 mice after GDNF Gene therapy” Human
Gene Therapy Vol 13 Issue 9 June 10 2002)
Terapia genica nella SLA
Cellule staminali neuronali umane espanse in
coltura e geneticamente modificate,utilizzando un
lentivirus, per secernere GDNF possono
sopravvivere, integrarsi e produrre GDNF nel
midollo spinale dei topi SOD1.
(Klein SM et al GDNF Delivery Using Human Neural
Progenitor Cells in a Rat Model of ALS. Hum Gene Ther.
2005 Apr;16(4):509-21 )
Cellule staminali
Possono
replicarsi
indefinitivamente
Non
differenziate
Possono
dare origine a
tessuti diversi
da quelli di
provenienza
Cellule staminali
adulte
Cellule staminali e SLA
(Possibili applicazioni)
9Meccanismi che sottendono alla specificità
cellulare, all’embriogenesi e alla morte
cellulare
9Creazione di un modello di patologia in
vitro
9Sostituzione di tessuti danneggiati o non
funzionanti.
9Veicoli per farmaci o fattori di crescita
Problematiche connesse al sistema
nervoso
9Possibilità di differenziare nel senso
cellulare voluto
9Come farle giungere nelle sedi opportune
9Come controllarne le connessioni
Problematiche connesse alla Sclerosi
Laterale Amiotrofica
• La SLA è una malattia degenerativa ad
eziologia ignota
• I dati disponibili nei modelli sperimentali
sono incompleti
• La SLA è caratterizzata da una perdita
generalizzata dei motoneuroni
Human neural stem cells (red) cluster around a motor neuron (green) in the
spinal cord of an ALS-afflicted rat. Researchers Clive Svendsen and Sandra
Klein, of the Stem Cell Research Program at the Waisman Center, (Photo:
courtesy Sandra Klein)
ORIGINAL ARTICLE:
Liying Chi, Yan Ke, Chun Luo, Baolin Li, David Gozal,
Balaraman Kalyanaraman, Rugao Liu
Motor Neuron Degeneration Promotes Neural
Progenitor Cell Proliferation, Migration and
Neurogenesis in the Spinal Cords of ALS Mice
Stem Cells First published online August 11, 2005
Wild-Type Nonneuronal Cells Extend Survival of SOD1
Mutant Motor Neurons in ALS Mice
A. M. Clement, M. D. Nguyen, E. A. Roberts, M. L.
Garcia, S. Boillée, M. Rule, A. P. McMahon, W.
Doucette, D. Siwek, R. J. Ferrante, R. H. Brown Jr., J.P. Julien, L. S. B. Goldstein, and D. W. Cleveland
Science Oct 3 2003: 113-117.
Wild-type bone marrow cells ameliorate the phenotype of
SOD1-G93A ALS mice and contribute to CNS, heart and
skeletal muscle tissues
Stefania Corti, Federica Locatelli, Chiara Donadoni, Michela
Guglieri, Dimitra Papadimitriou, Sandra Strazzer, Roberto Del
Bo and Giacomo P. Comi
Brain,2004; 127: 2518-2532
GDNF Delivery Using Human Neural Progenitor Cells
in a Rat Model of ALS
Sandra M. Klein, Soshana Behrstock, Jacalyn McHugh,
Kristin Hoffmann, Kyle Wallace, Masatoshi Suzuki,
Patrick Aebischer, Dr. Clive N. Svendsen
Human Gene Therapy. Apr 2005, Vol. 16, No. 4: 509-521
COMMENTARY
Nature Medicine 10, 224 - 225 (2004)
Stem cells for Parkinson disease and ALS:
replacement or protection?
Clive N Svendsen1 & J William Langston2
Clive N. Svendsen is at The Waisman Center, University of
Wisconsin-Madison, Madison, Wisconsin 53705, USA.
2 J. William Langston is at the Parkinson's Institute, Sunnyvale,
California 94089, USA.
1
Razionale per un possibile effetto terapeutico delle cellule
staminali nelle malattie neurodegenerative
TRANSDIFFERENZIAZIONE
SOSTITUZIONE
CELLULARE
CARRIERS
TRASMETTITORI
ATTIVAZIONE CELLULE
STAMINALI ENDOGENE
Meccanismi
d’azione
RIGENERAZIONE
PRODUZIONE FATTORI
NEUROTROFICI
Impianto cellule staminali mesenchimali autologhe
in pazienti affetti da Sclerosi Laterale Amiotrofica
STUDIO IN FASE I
(Approvazione Comitato Etico Regionale 22\10\2001)
OBIETTIVO PRIMARIO: Fattibilità e sicurezza
1. Prelievo di midollo osseo, isolamento ed
espansione cellulare
2. Impianto delle cellule espanse nel midollo
spinale con tecnica microchirurgica
3. Analisi degli eventi avversi
Impianto delle cellule espanse nel
midollo spinale
• Laminectomia
• Mielotomia
• Iniezioni multiple
CONCLUSIONI
L’iniezione diretta delle cellule staminali mesenchimali
autologhe nel midollo spinale sembra sufficientemente
sicura
Non si sono verificati segni di tossicità sia acuta che a
lungo termine (>3 anni)
(Amyotroph Lateral Scler Other Motor Neuron Disord, 2003; 4:
158-61; The Lancet 27 November 2004, vol 364, Number 9449;
Neurological Research in press).
16 gennaio 2005
Paraplegia: miracolo cinese?
Infuria la polemica sul chirurgo di
Pechino che inietta cellule fetali per
"restituire il movimento". Manca la
documentazione scientifica
L’attuale trattamento della SLA deve
prevedere misure mediche e assistenziali
multidisciplinari per contrastare i deficit che
la malattia determina lungo il suo decorso
garantendo al paziente la migliore qualità di
vita, nel rispetto delle sue volontà