Una nuova piattaforma per la somministrazione di mRNA ripristina la funzione muscolare nei modelli di distrofia muscolare di Duchenne. / New mRNA Delivery Platform Restores Muscle Function in DMD Models

 Una nuova piattaforma per la somministrazione di mRNA ripristina la funzione muscolare nei modelli di distrofia muscolare di Duchenne. / New mRNA Delivery Platform Restores Muscle Function in DMD Models

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Sebbene la terapia genica abbia mostrato risultati promettenti per il trattamento della distrofia muscolare di Duchenne (DMD), i limiti dei vettori virali si sono rivelati un ostacolo al progresso clinico. Ora, una nuova piattaforma terapeutica ha somministrato per via sistemica, in un modello murino di DMD, l'mRNA DMD a lunghezza intera, mirato al muscolo scheletrico, ripristinando con successo la produzione di distrofina e migliorando drasticamente la forza, la resistenza e la funzionalità muscolare in vivo.

L'approccio utilizza vescicole extracellulari di targeting ingegnerizzate allogenicamente (DMD t-EV), che offrono vantaggi distinti rispetto alle attuali terapie geniche basate su virus, tra cui la riduzione degli effetti collaterali e la capacità di trasferire l'intero  gene DMD. I ricercatori hanno ingegnerizzato le EV con speciali marcatori che, una volta iniettate nel flusso sanguigno, si dirigono direttamente verso i muscoli scheletrici. Lo studio ha inoltre dimostrato la sicurezza e la biocompatibilità delle DMD t-EV nei primati non umani, supportandone il potenziale traslazionale.

"La nostra nuova piattaforma supera i limiti delle attuali terapie geniche basate su virus, consentendo la somministrazione di mRNA a lunghezza intera, ripristinando la traduzione della distrofina di tipo selvatico e migliorando significativamente la funzione muscolare", ha affermato Betty Kim, MD, PhD, del dipartimento di neurochirurgia dell'UT MD Anderson. "Siamo molto incoraggiati da questi risultati, che forniscono un modello per le vescicole extracellulari caricate con mRNA come strategia terapeutica di nuova generazione."

Lo studio, pubblicato oggi su  Nature Biomedical Engineering , si intitola "Somministrazione non virale di mRNA DMD a lunghezza intera mirata al muscolo scheletrico per la distrofia muscolare di Duchenne".

La distrofia muscolare di Duchenne (DMD) è una grave malattia genetica causata da mutazioni nel gene DMD  che impediscono la produzione di distrofina, un ormone che, negli individui sani, contribuisce a stabilizzare e proteggere le cellule muscolari durante la contrazione. In assenza di distrofina, i muscoli si danneggiano facilmente, causando infiammazione e morte cellulare. La DMD colpisce principalmente i maschi, con sintomi quali ritardo nello sviluppo della deambulazione ed andatura anserina che compaiono solitamente nella prima infanzia. Con il progredire della malattia, si assiste alla perdita della capacità di camminare, alla comparsa di scoliosi, problemi cardiaci ed, infine, all'insufficienza respiratoria.

Poiché  il gene DMD  è il più lungo conosciuto nel genoma umano, le attuali terapie geniche basate su vettori virali non sono in grado di trasportarlo per intero. Queste limitazioni comportano la perdita della piena funzionalità del gene ed impediscono di affrontare problematiche quali tossicità dose-limitanti, reazioni immunitarie ed altri effetti avversi, inclusa la morte.

Questi effetti collaterali hanno portato al ritiro dal mercato di almeno una terapia genica approvata dalla Food and Drug Administration e sono il motivo per cui i ricercatori stanno cercando di sviluppare metodi alternativi per somministrare in sicurezza il  gene DMD nella sua interezza  .

In questo studio, i ricercatori hanno caricato l'mRNA DMD a lunghezza intera in vescicole extracellulari (EV) progettate per mirare e legarsi specificamente ai muscoli scheletrici. L'iniezione di queste EV contenenti mRNA ha portato ad un aumento dell'espressione della proteina distrofina, nonché ad un miglioramento della forza e della funzionalità muscolare in modelli preclinici, senza gravi effetti collaterali.

È importante sottolineare che il trattamento è rimasto mirato all'interno dei muscoli scheletrici e non ha innescato alcuna risposta immunitaria o tossicità, effetti collaterali comunemente riscontrati con i trattamenti a base virale, nemmeno dopo somministrazioni ripetute.

Sono necessari ulteriori studi per determinare la piena sicurezza delle piattaforme di mRNA mediate da vescicole extracellulari per le sperimentazioni cliniche, compresa la possibilità di somministrarle ai muscoli cardiaci, dato che le patologie cardiache sono comunemente riscontrate nelle fasi avanzate della malattia. Tuttavia, sulla base di questi risultati, gli autori sottolineano che questo potrebbe essere un metodo promettente non solo per il trattamento della distrofia muscolare di Duchenne, ma potenzialmente utilizzabile anche come piattaforma più ampia per il "ripristino proteico" o la riprogrammazione cellulare.

"Dato che ora siamo in grado di sostituire proteine ​​di grandi dimensioni, questo approccio, indipendente dalla piattaforma e dalla malattia, potrebbe potenzialmente aprire le porte ad un campo che va ben oltre le rare malattie genetiche e le tradizionali applicazioni della terapia genica", ha affermato Kim. "È possibile che ciò possa in definitiva consentire il ripristino delle proteine ​​perse non solo a causa di malattie ereditarie, ma anche a seguito di processi acquisiti o degenerativi, tra cui cancro, malattie autoimmuni, neurodegenerazione, fibrosi ed altre malattie croniche."

ENGLISH

Although gene therapy has shown promise for the treatment of Duchenne muscular dystrophy (DMD), the limitations of viral vectors have proven challenging to clinical advancement. Now, a new treatment platform delivered skeletal-muscle-targeted full-length DMD mRNA systemically in a murine model of DMD, successfully restoring the production of dystrophin, and dramatically improve muscle strength, endurance, and function in vivo.

The approach uses allogenically engineered targeting extracellular vesicles (DMD t-EVs)— which offer distinct benefits over current viral-based gene therapies, including reduced side effects and the ability to transfer the entire DMD gene. The researchers engineered the EVs with special tags that directly target skeletal muscles after being injected into the bloodstream. The work also demonstrated the safety and biocompatibility of DMD t-EVs in non-human primates, supporting their translational potential.

“Our new platform overcomes the limitations of current viral-based gene therapies, allowing for the delivery of full-length mRNA, restoring wild-type translation of dystrophin and significantly improving muscle function,” said Betty Kim, MD, PhD, in the department of neurosurgery at UT MD Anderson. “We are highly encouraged by these results, which provide a blueprint for mRNA-loaded EVs as a next-generation therapeutic strategy.”

The study, published today in Nature Biomedical Engineering, is entitled, “Skeletal-muscle-targeted non-viral delivery of full-length DMD mRNA for Duchenne muscular dystrophy.”

DMD is a severe genetic disorder caused by mutations in the DMD gene that prevent dystrophin production, which helps stabilize and protect muscle cells during contractions in healthy individuals. Without dystrophin, the muscles become easily damaged, leading to eventual inflammation and cell death. DMD primarily affects males, with symptoms such as delayed walking and waddling usually appearing in early childhood. As the disease progresses, it leads to loss of walking ability, scoliosis, heart problems and eventual respiratory failure.

Because DMD is the longest known gene in the human genome, current viral-based gene therapies are unable to carry the full length. These limitations result in the loss of the gene’s full function and prevent challenges like dose-limiting toxicities, immune reactions, and other adverse reactions including death.

These side effects have resulted in the removal of at least one Food and Drug Administration-approved gene therapy from the market and are why researchers have been trying to develop alternative ways of safely delivering the full-length DMD gene.

In this study, the researchers loaded the full-length DMD mRNA into EVs that were engineered to specifically target and bind to skeletal muscles. Injection of these mRNA-loaded EVs led to an increase in dystrophin protein expression as well as improved muscle strength and function in preclinical models, with no serious side effects.

Importantly, the treatment stayed on target inside of skeletal muscles and did not trigger any immune responses or toxicities commonly seen with viral-based treatments, even after repeated dosage.

Future studies are needed to determine the full safety of EV-mediated mRNA platforms for clinical trials, including whether they can be delivered to cardiac muscles, as heart conditions are commonly seen in advanced disease. However, based on these results, the authors point out this could be a promising method beyond treating Duchenne muscular dystrophy, also potentially serving as a broader “protein restoration” or cellular reprogramming platform.

“Given that we are now able to replace very large proteins, this platform- and disease-agnostic approach could potentially open doors far beyond rare genetic disorders and traditional gene therapy applications,” Kim said. “It’s possible this could ultimately enable restoration of proteins lost not only through inherited diseases but also from acquired or degenerative processes, including cancer, autoimmune disorders, neurodegeneration, fibrosis and other chronic diseases.”

Da:

https://www.genengnews.com/topics/genome-editing/new-mrna-delivery-platform-restores-muscle-function-in-dmd-models/?_hsenc=p2ANqtz-9EbmWxr4gnIjutZ27TAnIXjuBgxeM8FBaW26j1KqeUusKSF2YPwidxmHQHJCkgqoAU1aamtvL-Wl1ku5DXQvpvEOUxeuFYitJmmVwOJv1o4rLcr1w&_hsmi=423526632