Le vie aeree sono ricoperte da un sottile strato di fluido che permette il movimento e la corretta funzione delle cilia. La quantità e la composizione di questo liquido sono regolate dall’azione concertata di diversi trasportatori e canali ionici espressi sulla membrana delle cellule epiteliali. La proteina CFTR è responsabile della secrezione di cloruro (e acqua) attraverso l’epitelio. La sua attività è controbilanciata da quella del canale del sodio (ENaC), pure presente sulla membrana apicale delle cellule epiteliali, responsabile dell’assorbimento di sodio (e acqua). Nella fibrosi cistica, il difetto di attività della proteina CFTR fa sì che la secrezione di cloruro sia fortemente diminuita, compromettendo l’idratazione delle vie aeree. Negli ultimi anni, la ricerca di nuove terapie per la fibrosi cistica si è focalizzata sui composti in grado di correggere il difetto di base di CFTR, e ha portato alla commercializzazione di Kalydeco, il primo farmaco in grado di aumentare l’attività di un particolare mutante di CFTR, il G551D. Lo sviluppo di farmaci in grado di correggere il difetto causato da altre mutazioni si sta invece rivelando più difficile. Per questo motivo, si è pensato di ricorrere ad approcci terapeutici indipendenti dal genotipo del paziente, quali la modulazione di altri canali epiteliali coinvolti nel trasporto di soluti e fluido, in particolare attivando canali alternativi per la secrezione del cloruro, o inibendo il canale ENaC per l’assorbimento del sodio (e dell’acqua) all’interno della cellula, così da favorire un aumento dell’idratazione delle vie aeree. Inibitori farmacologici di ENaC (ad es. l’amiloride) sono già utilizzati nell’uomo come farmaci diuretici, tuttavia sembrano avere una scarsa efficacia terapeutica per quanto riguarda l’epitelio polmonare, dovuta alla loro breve durata di azione.
Recentemente un gruppo di ricercatori della GlaxoSmithKline coordinato dal Dr. Edbrooke ha descritto una nuova molecola in grado di inibire l’ENaC, potenzialmente utile per il trattamento della fibrosi cistica. A differenza dei farmaci “classici” (detti anche “drug-like small-molecule“, cioè piccole molecole farmaco-simili), questa è una molecola (oligonucleotide) di acido ribonucleico (RNA), e sfrutta il meccanismo conosciuto come interferenza genica mediata da RNA. L’interferenza da RNA è un meccanismo mediante il quale dei frammenti di RNA a doppio filamento (e in questo caso frammenti con sequenza breve di basi: siRNA = small interfering RNA =RNA interferente breve) sono in grado di interferire (e spegnere) l’espressione genica in maniera specifica. La specificità è data dalla sequenza di basi (i “mattoncini”) che compongono il siRNA.
Gli autori dello studio che commentiamo (1) hanno prima disegnato 32 siRNA tali che riconoscessero in maniera specifica e selettiva la sequenza (e quindi spegnessero l’espressione) della subunità alfa dell’ENaC (ENaCq: questa proteina è composta di 3 subunità). Le 32 molecole sono state testate sulla linea cellulare A549, di derivazione polmonare alveolare, per identificare quella in grado di spegnere meglio (silenziare) ENaCα. La molecola migliore è risultata la GSK2225745.
Successivamente hanno studiato l’attività della molecola su colture primarie di cellule epiteliali umane delle vie aeree, trovando che GSK2225745 è in grado di silenziare ENaC, in maniera dose-dipendente, sia a livello di espressione della subunità ENaCα, sia a livello di attività del canale, e che questo silenziamento si mantiene per 72 ore. Inoltre hanno dimostrato che la somministrazione di GSK2225745 non causa attivazione del sistema di immunità innata, in particolare delle risposte mediate da interferone o dal fattore nucleare kappaB, che si esplicano attraverso stimolazione di recettori di tipo “toll-like” (TLR), espressi all’interno o sulla superficie delle cellule epiteliali bronchiali (questo è da considerarsi un evento positivo, in quanto l’attivazione della risposta immunitaria provoca come conseguenza una risposta di tipo infiammatorio, che risulta deleteria per l’epitelio respiratorio dei pazienti con fibrosi cistica, già fortemente infiammato).
Infine, gli autori hanno esaminato l’effetto di GSK2225745 in vivo, somministrando per via intranasale a dei topi la molecola in formulazione con nanoparticelle lipidiche. Gli autori hanno dimostrato che, 72h dopo una singola somministrazione di GSK2225745, c’è una significativa diminuzione a livello molecolare di ENaCα. Al contrario, non viene evidenziato alcun effetto immunostimolatorio della via di risposta all’interferone.
Nonostante la ricerca di nuovi farmaci in grado di correggere il difetto di base della fibrosi cistica stia producendo dei buoni risultati (vedi il Kalydeco), rimane molto spazio per tentare nuovi approcci terapeutici. L’utilizzo per via inalatoria di oligonucleotidi è potenzialmente molto interessante da un punto di vista terapeutico, perché garantirebbe dei vantaggi rispetto ai farmaci “classici”. Infatti, gli oligonucleotidi permettono di modulare anche bersagli che non sono però facilmente “aggredibili” da parte di piccole molecole farmaco-simili e da anticorpi, quale si è dimostrato il canale ENaC. Innanzitutto, gli oligonucleotidi somministrati per via inalatoria penetrano nel sistema circolatorio molto lentamente (limitando quindi gli effetti collaterali dovuti all’inibizione dell’ENaC a livello del rene). Inoltre, essendo efficaci per lunghi periodi, permetterebbero somministrazioni distanziate nel tempo.
Questi risultati, pur promettenti, richiedono però ulteriori studi approfonditi. In particolare, rimane da dimostrare che, in vivo, la somministrazione di GSK2225745 determina una inibizione dell’attività dell’ENaC a livello funzionale, e non solo molecolare. Inoltre, e ancora più importante, rimane da dimostrare che, in vivo, tale inibizione possa risultare in un aumento dell’idratazione delle vie aeree, e che ciò sia sufficiente a migliorare il quadro della patologia polmonare nella fibrosi cistica.
1. Clark KL, Hughes SA, Bulsara P, Coates J, Moores K, Parry J, Carr M, Mayer RJ, Wilson P, Gruenloh C, Levin D, Darton J, Weber WM, Sobczak K, Gill DR, Hyde SC, Davies LA, Pringle IA, Sumner-Jones SG, Jadhav V, Jamison S, Strapps WR, Pickering V, Edbrooke MR. (2013) Pharmacological Characterization of a Novel ENaCα siRNA (GSK2225745) With Potential for the Treatment of Cystic Fibrosis. Mol Ther Nucleic Acids 2:e65. doi: 10.1038/mtna.2012.57.
