Il progetto PANTHER, finanziato dalla Fondazione Regionale per la Ricerca Biomedica (FRRB) di Regione Lombardia, propone due innovativi possibili approcci di medicina di precisione per il trattamento della sindrome di Leigh, conosciuta anche come encefalomielopatia subacuta necrotizzante. Il ricercatore, che ha maturato la sua esperienza in Italia e Inghilterra, illustra il progetto.

Dario Brunetti, ricercatore della Fondazione I.R.C.C.S. Istituto Neurologico “Carlo Besta” e dell’Università degli Studi di Milano, è tra i vincitori del “Bando Giovani – Early Career Award” indetto da Fondazione Regionale per la Ricerca Biomedica (FRRB) con il progetto PANTHER – “Precision medicine Applied to Leigh Syndrome at different stages: development of a Neonatal metabolic supplementation and a fetal gene THERapy approach”.

La premiazione ufficiale è avvenuta lo scorso 18 giugno. Attraverso il bando, FRRB - Fondazione che ha lo scopo di promuovere e valorizzare la ricerca scientifica nel settore delle Scienze della Vita sul territorio lombardo, soprattutto in ambito biomedico - insieme a Regione Lombardia ha dato il proprio sostegno ai progetti innovativi proposti dai giovani. Ed è stato così per Dario Brunetti, ricercatore che ha alle spalle una lunga carriera in laboratorio, tra Italia e Inghilterra. Nel 2010 è stato contrattista al Besta nella ex-UO di Neurogenetica Molecolare dove aveva iniziato ad indagare il ruolo dei mitocondri nelle NBIA, malattie neurodegenerative dell’infanzia caratterizzate da accumulo di ferro nell’encefalo. Successivamente, nel 2013, per approfondire le conoscenze nell’ambito della medicina mitocondriale, si è trasferito nel Regno Unito alla Mitochondrial Biology Unit (MBU) dell’Università di Cambridge dove ha focalizzato le sue ricerche sullo studio dei meccanismi molecolari della sindrome di Leigh per ritornare in Italia nel 2018 all' Università di Milano e poi al Besta dal 2020.

Con questo progetto, Brunetti propone un innovativo approccio di medicina di precisione proprio per la sindrome di Leigh, conosciuta anche come encefalomielopatia subacuta necrotizzante, malattia genetica neurometabolica rara che colpisce 1 su 36 mila nuovi nati e si manifesta con un esordio nei primi mesi di vita causando gravi disabilità intellettive, debolezza muscolare e la morte del paziente nei primi tre anni di vita.

Una delle principali cause della Sindrome di Leigh è la mutazione del gene Surf1: difetti di Surf1 causano un malfunzionamento dei mitocondri, le centrali energetiche della cellula.

“I meccanismi fisiopatologici alla base di questa malattia non sono ancora del tutto chiari e attualmente non esistono terapie efficaci; uno dei principali ostacoli allo sviluppo della terapia è stato la mancanza di modelli preclinici adeguati che ricapitolassero il decorso della malattia umana - spiega il ricercatore -. Di recente con il team di lavoro del progetto PANTHER abbiamo sviluppato dei sofisticati modelli preclinici sia in vitro (Organoidi cerebrali da cellule di pazienti) sia in vivo (Suini Surf1^KO) che ci hanno permesso di capire che le mutazioni di SURF1 impattano negativamente sul neurosviluppo. In particolare, abbiamo capito che quando SURF1 è mutato, i progenitori neurali (NPCs) non sono in grado di differenziarsi efficientemente in neuroni perché la disfunzione mitocondriale ostacola il corretto passaggio dal metabolismo glicolitico (tipico dei precursori neurali) a quello ossidativo (tipico dei neuroni differenziati)”.

Aver capito che esiste un problema di neurosviluppo ha portato il ricercatore alla considerazione che un intervento terapeutico mirato e molto precoce potrebbe rappresentare una strategia promettente per contrastare questa patologia.

Il progetto PANTHER si propone quindi di sviluppare due nuove strategie di Medicina di Precisione per trattare la sindrome di Leigh: la prima consiste in un approccio di terapia metabolica neonatale; la seconda in un approccio di terapia genica fetale.

“Il primo approccio prevede l’impiego di un modulatore del metabolismo mitocondriale, chiamato PD-0E7, che su altri modelli è risultato efficace nel migliorare la funzionalità mitocondriale. Tale composto verrà testato inizialmente sui modelli in vitro 2D e 3D (cellule pluripotenti indotte (iPS) ottenute dai fibrobalsti di pazienti mutati in SURF1 da differenziare in organoidi cerebrali); tramite un approccio multi-omico cercheremo di capire il meccanismo di azione. Successivamente il composto verrà testato sui suinetti neonati Surf1^KO per provare l’efficacia terapeutica. La terapia metabolica neonatale, se efficace, potrà esser rapidamente traslata sui pazienti”, approfondisce Dario Brunetti.

“Il secondo approccio, molto ambizioso e potenzialmente di grande impatto, prevede la messa a punto, sul modello suino Surf1^KO,,di una metodica di Terapia Genica Fetale In Utero (IUFGT) – prosegue - Tale strategia si propone di risolvere il difetto genetico alla radice: la versione corretta del gene Surf1 veicolata da un virus adeno associato (AAV9) verrà introdotta tramite iniezione ecoguidata nella vena ombelicale dei feti Surf1^KO direttamente in utero. La scelta di intervenire durante la fase fetale offre molti vantaggi rispetto alla terapia genica postnatale o sull’adulto per due motivi: primo, la barriera ematoencefalica è ancora permeabile, quindi il vettore virale può raggiungere facilmente i precursori neurali in differenziamento e correggere il difetto prima che si instaurino processi patologici irreversibili; secondo, il sistema immunitario fetale è ancora immaturo e le dimensioni fetali ridotte permettono una migliore distribuzione del vettore. Tale approccio, se efficiente potrà esser traslato anche su altre malattie genetiche”.

Quest’ultima strategia terapeutica, molto innovativa, verrà sviluppata da Brunetti insieme al professor Nicola Persico, esperto di chirurgia fetale e docente di Ostetricia e Ginecologia del Dipartimento di Scienze Cliniche e di Comunità dell’Università Statale di Milano. L’aspetto più umano e che rafforza l‘intesa lavorativa, è che dietro questo progetto c’è un’amicizia consolidata nel tempo, come racconta Brunetti: “Con Nicola siamo amici di lunga data e l’idea di poter correggere un difetto genetico in utero ci venne in mente per la prima volta durante una storica serata in un pub bolognese nel 2004 agli inizi della nostra carriera. Allora ci sembrava fantascienza, oggi invece grazie all’importante contributo di FRRB questa idea potrà concretizzarsi.

Il progetto, che avrà la durata di tre anni, prevede la partecipazione di altri partner tra cui il professor Alessandro Prigione dell’Università di Dusseldorf, il professor Carlo Viscomi e il professor Massimo Zeviani dell’Università di Padova e la dottoressa Emanuela Bottani dell’Università di Verona. Poi aggiunge: “Sono coinvolte anche due Piccole Medie Imprese del territorio lombardo: la prima è un’azienda farmaceutica milanese con cui ho collaborato negli anni scorsi allo sviluppo di PD-0E7. La seconda è un’azienda cremonese leader nel settore delle biotecnologie della riproduzione animale, dove ho lavorato agli albori della mia carriera e con cui ho collaborato alla creazione del modello Suino Surf1^KO”.

“Partecipare a questo bando si è rivelato sfidante e vincere una grande soddisfazione: la qualità delle proposte e il profilo scientifico degli altri partecipanti era di altissimo livello. Per questo desidero ringraziare la Direzione Scientifica, il Grant Office e l’UO di Genetica Medica e Neurogenetica del Besta per la fiducia e per il prezioso supporto che mi hanno dato”, conclude Dario Brunetti.