PROTEINA PRIONICA E PATOLOGIE NEURODEGENERATIVE:
L’IMMUNOTERAPIA COME POSSIBILE TRATTAMENTO
Encefalopatie Spongiformi Trasmissibili (TSE)
«patologie caratterizzate da perdita neuronale e degenerazione del tessuto cerebrale che
assume l’aspetto di una spugna»
•
Nell’uomo:

malattia di CreutzfeldtJacob (CWD)

nuova variante della
malattia di Creutzfeldt-
•



Negli altri mammiferi:
scrapie negli ovi-caprini
encefalopatia spongiforme bovina nei
bovini (BSE)
malattia del deperimento cronico nei
cervi (CWD)
Jacob (vCWD)

malattia di GerstmannStraussler-Scheinker
(GSS)

insonnia familiare fatale
(IFF)

kuru
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La proteina prionica: un nuovo agente infettivo
Fattori patogenetici:
assenza di risposta immunitaria e infiammatoria;
lungo tempo di incubazione;
elevata resistenza alla degradazione con proteasi;
estrema resistenza a numerosi agenti chimici (etanolo, formaldeide, disinfettanti
fenolici ecc.) o fisici (calore, pH, radiazioni, ecc.) in grado di inattivare in genere i
microrganismi
PrPc e PrPsc a confronto
«le due isoforme hanno la stessa sequenza amminoacidica»
• PrPc
 fisiologicamente
espressa negli
individui sani
 ricca di motivi alfaelica
 suscettibile all’azione
della proteinasi-K
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• PrPsc
 espressa negli individui
affetti da TSE
 preponderante
presenza di strutture a
foglietto-beta
 resistente alla
proteinasi-K
 tendenza ad aggregarsi
in oligomeri o fibrille
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Malattie neurodegenerative con caratteristiche
prionico-simili
sono caratterizzate proprio come le malattie prioniche da modifiche conformazionali di specifiche
proteine che tendono a polimerizzare formando aggregati che si accumulano nel sistema nervoso
Patologia
Proteina
mal
ripiegata
Localizzazione
dell’aggregato
cellulare
Autopropagazione
Diffusione
cellulacellula
TSE
Prionica
Intracellulare
Extracellulare
Si
Si
Si
Si
Si
MA
Tau
Intracellulare
Extracellulare
Si
Si
Si
Si
Si
MP
α-sin
Intracellulare
Extracellulare
Si
Si
Si
Possibile
Si
SLA
SOD1
Intracellulare
Extracellulare
Si
Si
Possibile
No
Nessuna
degradazione
SLA
TDP-43
Intracellulare
Si
No
No
No
No
LEGENDA:
TSE: Encefalopatie Spongiformi Trasmissibili
MA: Malattia di Alzheimer
MP: Malattia di Parkinson
SLA: Sclerosi Laterale Amiotrofica
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Migrazione Trasmissione
tissutale
Resistenza
alla
degradazione
(Modificato da Marciniuk et al., 2013)
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Risposte anticorpali specifiche contro le proteine
mal ripiegate

Favorire la disaggregazione
di oligomeri e fibrille;

legare e bloccare la proteina
mal ripiegata extracellulare
evitandone il diffondersi alle
cellule e ai tessuti adiacenti;

agire su proteine mal
ripiegate ancora associate
con le cellule malate,
diminuendo in tal modo la
diffusione cellula-cellula
locale;

evitare il rilascio di altre
proteine mal ripiegate;
(Tratto da Marciniuk et al., 2013)
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Anticorpo monoclonale 6D11(mAb6D11) nel modello murino con
ha lo scopo finale di bloccare proprio i legami fra gli oligomeri Aβ
malattia di Alzheimer ---> e la PrPc riducendo così la tossicità
Bersaglio: PrPc
Patologia: Alzheimero
Trattamento:
iniezioni intraperitoneali di 1mg di 6D11 per cinque giorni a settimana, per un
periodo di due settimane, in topi transgenici APP/PS1 di età pari a otto mesi
(Chung et al., 2010)
(Immagini tratte da Chung et al., 2010)
sia i risultati del test radial arm maze che quelli dell’analisi dell’immunoreattività alla
sinaptofisina ci indicano un netto recupero dell’apprendimento cognitivo nei topi
trattati con l’anticorpo monoclonale 6D11
(Chung et al., 2010)
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…nuovo approccio immunoterapeutico:
Frammenti a catena singola
variabile (scFv)
 Sono costituiti dalla
regione variabile delle
catene pesanti VH e
leggere VL di uno
specifico anticorpo
(IgG) unite da un
peptide linker;
(Malone and Sullivan, 1996)
(Tratto da Huang et al., 2013)
 Possono raggiungere il
cervello mediante
iniezione intracerebrale,
somministrazione
intranasale o
trasduzione virale
(Federoff, 2009)
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scFv
VANTAGGI
SVANTAGGI
 facilità di penetrazione nei tessuti
dovuta alle ridotte dimensioni;
 capacità di mantenere inalterata la loro
specificità per l’antigene contro cui
sono rivolti;
 trasporto all’interno di piccoli vettori
virali come ad esempio i virus rAAV
grazie alla loro ridotta dimensione ;
 presenza del peptide “linker” che
permette alla molecola anticorpale una
certa flessibilità necessaria per un
efficace adattamento all’epitopo
riconosciuto;
 Emivita piuttosto breve che ne limita
fortemente l’utilizzo in trattamenti di
lunga durata
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(1) Risultati post-trattamento con scFv:
scFv anti-PrPc in un modello murino con disturbo prionico utilizzando vettori di trasmissione
rAAV.
Bersaglio: PrPc
Patologia: Disturbo prionico
(Tratte da Huang et al., 2013)
…i risultati indicano sia un ritardo dell’insorgenza della malattia (Grafico a)
che una minore espressione dei livelli di PrPsc (Pannello d), evidenziando
dunque una
tossicità ridotta dell’infezione prionica nei topi trattati con scFv anti-PrPc
(Huang et al., 2013)
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(2) Risultati post-trattamento con scFv:
somministrazioni nell’ ippocampo del modello murino 3xTg AD di scFv anti-Aβ associato ad un
adenovirus ricombinante (rAAV) per la malattia di Alzheimer (Huang et al., 2013)
Bersaglio: Aβ-peptide
Patologia: Alzheimer
Z(Tratte da Huang et al., 2013)
…i risultati mostrano un livello più basso di espressione dell’Aβ-peptide insolubile (Grafico b),
minor numero di placche amiloidi (Immagine d-f) e un recupero dell’apprendimento spaziale e
temporale (Grafico h) nei topi trattati con scFv anti-Aβ
(Huang et al., 2013)
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CONCLUSIONI:
•
Le patologie prioniche sono un complesso gruppo di malattie che
condividono caratteristiche peculiari come ad esempio la natura
dell’agente infettivo rappresentato dalla proteina stessa e non da un
acido nucleico come nel caso delle infezioni virali;
•
il trattamento con anticorpi monoclonali diretti contro la PrPc ha
prodotto importanti risultati sui modelli animali, ma anche se si è solo
all’inizio, la possibilità di agire direttamente sull’uomo è più che
un’ipotesi;
•
l’utilizzo di frammenti a catena singola variabile (scFv) appare piuttosto
promettente per l’elevata capacità di penetrazione nei tessuti grazie alle
ridotte dimensioni e per l’alta specificità verso l’antigene di interesse
ma attualmente è fortemente limitato a causa della sua breve emivita;
•
osservando i risultati ottenuti è evidente che le sperimentazioni studiate
nell’ elaborato dimostrano una buona efficacia sia nel rallentamento
della malattia che nel recupero delle capacità cognitive e aprono una
strada percorribile per migliorare così la condizione psico-fisica del
paziente e per aumentarne la sopravvivenza.