siRNA Modificato Silenzia le Proteine Mutanti nelle Malattie da Poliglutamina Senza Danneggiare le Cellule Sane

Le malattie da poliglutammina (polyQ) sono una famiglia di nove disturbi neurodegenerativi ereditari—tra cui la malattia di Huntington, la SBMA e molteplici atassia spinocerebellari—causati da espansioni patologiche di ripetizioni CAG in distinti geni malattia. Le proteine tossiche risultanti si accumulano nei neuroni, provocando un progressivo declino motorio e cognitivo. Le terapie a base di acidi nucleici esistenti, che silenziamo in modo indiscriminato i geni causativi, rischiano di ridurre la proteina wild-type, la quale svolge funzioni cellulari essenziali: una criticità che ha contribuito al fallimento di numerosi trial clinici.

Per affrontare questo problema, ricercatori dell'Università di Nagoya e di istituzioni collaboratrici hanno progettato siRNA incorporanti modificazioni con acido nucleico serinolico aciclico (SNA)—sostituendo lo scheletro ribosio fosfato-zucchero con un'impalcatura 2-aminopropano-1,3-diolo in posizioni strategiche. Le inserzioni SNA sono state collocate centralmente (posizione 9 dall'estremità 5′ del filamento antisenso) e ad entrambe le estremità, al fine di combinare la selettività allelica con la resistenza alle nucleasi. Uno screening sistematico mediante reporter NanoLuc luciferasi recanti ripetizioni CAG di AR normali rispetto a quelle espanse ha identificato S9-SNA come candidato principale.

In fibroblasti umani provenienti da pazienti con SBMA (AR Q52) e da soggetti sani (AR Q18), S9-SNA a concentrazioni di 2,5–25 nM ha soppresso l'AR mutante del 70–80%, riducendo l'AR wild-type di appena ~20–50%: una finestra terapeutica significativa. Esperimenti paralleli in fibroblasti di pazienti con SCA3 hanno dimostrato un knockdown dell'atassina-3 mutante del ~60–70% rispetto al ~20–30% per la forma wild-type, senza indurre lo skipping dell'esone 10 di *ATXN3*—un noto effetto fuori bersaglio di alcuni approcci antisenso. In modo significativo, il siRNA non ha alterato i livelli di huntingtina né della TATA-binding protein, indicando una bassa attività off-target.

In vivo, S9-SNA è stato somministrato per via intracerebroventricolare (ICV) a topi neonati e adulti modello di SBMA. L'imaging a fluorescenza ha confermato un'ampia distribuzione nel SNC senza accumulo rilevabile nel fegato, superando i limiti di biodistribuzione della somministrazione con nanoparticelle lipidiche. Una singola iniezione ICV ha ridotto l'AR mutante nel midollo spinale di ~50% a una settimana; gli effetti sono persistiti per almeno quattro settimane. Negli studi sul fenotipo di malattia, S9-SNA ha attenuato la degenerazione neuromuscolare, ridotto l'aggregazione intranucleari di proteine polyQ, migliorato le prestazioni motorie ed esteso l'aspettativa di vita nei topi AR97Q. Benefici istopatologici comparabili sono stati osservati in un modello murino di SCA3, dimostrando un'applicabilità trasversale alle diverse malattie.

Il lavoro si distingue per la combinazione di tre proprietà desiderabili in un'unica molecola: selettività allelica (con preservazione della proteina wild-type), ampia distribuzione nel SNC tramite iniezione ICV senza vettori a nanoparticelle, e azione duratura da una singola dose. Queste caratteristiche, nel loro insieme, affrontano le principali barriere che hanno finora impedito alle precedenti terapie a base di acidi nucleici per le malattie polyQ di ottenere l'approvazione clinica.