Atassia-telangectasia: trattamento della disfunzione mitocondriale con nicotinamide riboside (ATNAD)

L'atassia telangiectasia (A-T) è una condizione neurodegenerativa rara, genetica, progressiva, limitante la vita, che colpisce una varietà di sistemi corporei provocando atassia, deficienza immunitaria, complicazioni respiratorie e predisposizione al cancro. Attualmente non esiste una cura per l’A-T.

Nel corso degli anni, una serie di piccoli studi clinici che hanno utilizzato steroidi, antiossidanti e agenti antinfiammatori hanno avuto scarso successo. La storia naturale della malattia è implacabile e porta alla morte prematura. L’AT genera un carico di malattia significativo per gli individui, le loro famiglie allargate e le risorse sanitarie. Poiché le cure palliative rappresentano l’unica opzione attuale per le famiglie, una sperimentazione terapeutica per l’A-T soddisfa un bisogno insoddisfatto. Il nostro gruppo ha precedentemente dimostrato prove convincenti di disfunzione mitocondriale reversibile e di morte cellulare prevenibile nelle cellule dei pazienti A-T e degli effetti benefici dell’eptanoato (C7), il metabolita primario della trieptanoina. C7 corregge un difetto nella segnalazione mitocondriale del reticolo endoplasmatico (ER) nelle cellule A-T e ha un grande potenziale di applicazione nel trattamento dei pazienti. C7 è stato utilizzato con efficacia e sicurezza negli ultimi 15 anni per gli errori congeniti del metabolismo (IEM) come i difetti degli acidi grassi a catena lunga (LC-FAOD).

L'A-T è dovuta a un difetto genetico che provoca una proteina chinasi serina/treonina difettosa, nota come ATM. Normalmente, l'ATM svolge un ruolo centrale nella protezione del genoma dai danni. È sempre più evidente che l’ATM protegge le cellule dallo stress ossidativo. Questa proteina è presente anche al di fuori del nucleo, dove viene attivata dallo stress ossidativo attraverso un meccanismo separato dal danno al DNA, fornendo una spiegazione del perché gli antiossidanti hanno un ruolo protettivo nelle cellule A-T in coltura e nei modelli animali. Da questi e da altri studi, è evidente che le anomalie mitocondriali caratterizzano l’ATM ed è stato suggerito che l’A-T debba essere considerata, almeno in parte, come una malattia mitocondriale.

Abbiamo aggiunto sostanza a tale affermazione dimostrando che le cellule carenti di ATM (B3) sono estremamente sensibili all'inibizione della glicolisi mediante privazione di glucosio, rispetto ai controlli (HBEC). Abbiamo anche dimostrato questa maggiore sensibilità alla deprivazione di nutrienti per le cellule epiteliali primarie dei pazienti e nelle cellule dei pazienti immortalizzate. Abbiamo dimostrato che ciò era causato da un assemblaggio difettoso del canale del calcio VDAC1-GRP75-IP3R1 e da meno punti di contatto ER-mitocondri, come determinato mediante microscopia elettronica a trasmissione. Ciò a sua volta ha comportato un ridotto rilascio di calcio dall’ER e un minore trasferimento ai mitocondri, fornendo ulteriori prove della disfunzione mitocondriale nelle cellule A-T. Abbiamo recentemente completato uno studio clinico di Fase 2A/B che esplora l'efficacia e la tollerabilità di C7 nei pazienti con AT (https://classic.clinicaltrials.gov/NCT04513002).

La nicotinammide adenina dinucleotide (NAD+) è un cofattore essenziale per molti enzimi cellulari, compresi quelli coinvolti nella biogenesi e nel mantenimento mitocondriale. La nicotinammide adenina dinucleotide esiste in due forme, inclusa una forma ossidata (NAD+) e una ridotta (NADH), e svolge un ruolo chiave nel metabolismo intermedio, come partner obbligato in numerose reazioni di ossidazione/riduzione. Il pool cellulare di NAD+ e NADH è strettamente regolato attraverso un attento equilibrio tra la sua biosintesi e la sua degradazione da parte degli enzimi che consumano NAD+. La carenza di NAD+ svolge un ruolo nei meccanismi patologici alla base dei disturbi della riparazione del DNA. Il danno mitocondriale e la deplezione di NAD+ sono caratteristiche chiave nell'atassia telangiectasia.

Topi con deficit di ATM presentano un deficit neuronale di NAD+, in particolare nel cervelletto.

Zanna et al. hanno dimostrato che la disfunzione mitocondriale nel deficit di ATM è collegata all'inibizione di NAD+/SIRT1. Il rifornimento di NAD+ estende significativamente la durata della vita e migliora la salute sia nei vermi che nei topi ATM attraverso la mitofagia e la riparazione del DNA. I trattamenti che ricostituiscono il NAD+ intracellulare riducono la gravità della neuropatologia AT, normalizzano la funzione neuromuscolare, ritardano la perdita di memoria e prolungano la durata della vita in entrambi i modelli animali. Meccanicamente, i trattamenti che aumentano il NAD+ intracellulare stimolano anche la riparazione del DNA neuronale e migliorano la qualità mitocondriale attraverso la mitofagia.

L'immunodeficienza è comune nell'AT, con la maggior parte dei pazienti che presentano difetti immunitari umorali e cellulari comprendenti deficit di immunoglobulina A, deficit di immunoglobulina G2 e immunoglobulina G e linfopenia con un basso numero di cellule T CD4 totali e naive. Circa il 10% dei pazienti con atassia-telangectasia classica presenta ipogammaglobulinemia con livelli di immunoglobuline M normali o aumentati e segue un decorso grave della malattia. Il riconoscimento di acidi nucleici estranei o fuori posto è una delle principali modalità con cui il sistema immunitario rileva le entità patogene. Quando viene rilevato il DNA citosolico, un segnale viene trasmesso tramite la via cGAS-STING.

Le cellule carenti di ATM mostrano livelli elevati di proteine ​​indotte da INF, una caratteristica riportata anche nei sieri di pazienti AT. Un doppio knockout dei geni ATM e STING nei topi ha attenuato i fenotipi autoinfiammatori, che sono stati ulteriormente ridotti quando in questi topi veniva eliminato anche il gene cGAS. L'inibizione della via cGAS-STING migliora il fenotipo della senescenza prematura negli organoidi cerebrali AT. Manifestazioni infiammatorie simili si osservano in pazienti con vasculopatia associata a STING nell'infanzia, che è un'interferonopatia autosomica dominante di tipo 1.

Due gruppi hanno esplorato l'integrazione di nicotinamide riboside (NR) in piccoli gruppi di pazienti affetti da AT tramite studi clinici proof-of-concept con accesso in aperto e a braccio singolo. Entrambi hanno dimostrato miglioramenti nelle scale validate per l'atassia. Sono stati osservati miglioramenti nei livelli di immunoglobuline-G (IgG), non sono state notate alterazioni in NFlc. I miglioramenti sono andati perduti nel periodo di wash-out. L'NR è stato ben tollerato senza eventi avversi segnalati.

Si tratta di uno studio clinico in aperto a braccio singolo sull'atassia-telangectasia per testare gli effetti della nicotinamide riboside sulle squame dell'atassia, sulla funzione immunitaria e sulla catena leggera del neurofilamento.

La dose avverrà tramite integrazione di capsule orali a 25 mg/kg/giorno suddivise in 3 dosi (max 300 mg 3 volte al giorno). Il dosaggio avverrà tramite 3 dosi uguali 3 volte al giorno.

Endpoint primario di efficacia: miglioramento di almeno ½ deviazione standard nelle scale cliniche chiave che includono l'una o l'altra; a) miglioramento significativo dei punteggi totali combinati delle scale SARA e ICARS, e/o b) miglioramenti significativi di qualsiasi aspetto delle scale SARA e ICARS individualmente, in particolare quelli relativi; Miglioramenti della postura e dell'andatura, velocità e articolazione delle sillabe migliorate, capacità motorie fini migliorate.

Gli endpoint secondari includono: Analisi del siero della catena leggera del neurofilamento (Nfl). Firma epigenetica dell'interferone di tipo 1 (INF), in particolare il percorso cGAS-STING.

Endpoint di sicurezza: eventi avversi correlati al trattamento, analisi ematologiche e biochimiche di routine, questionario sugli effetti collaterali dell'epilessia pediatrica (PESQ), valutazioni cliniche regolari.