Mutazioni MT-ND5 e nuove prospettive terapeutiche: primi risultati del progetto di ricerca sostenuto dal Seed Grant Mitocon

Il progetto “Drug repositioning in MT-ND5 neurons and brain organoids”, finanziato nell’ambito del Seed Grant Mitocon e coordinato dal Prof. Alessandro Prigione presso l’Università di Düsseldorf, nasce con un obiettivo duplice: sviluppare un modello cellulare avanzato delle mutazioni MT-ND5 e valutare il potenziale del Sildenafil come terapia.

Le mutazioni del gene MT-ND5, infatti, sono una causa rilevante di encefalopatie mitocondriali, tra cui la Sindrome di Leigh, e colpiscono in modo particolare i neuroni. Tuttavia, riprodurre in laboratorio questa vulnerabilità è stato complesso: i modelli cellulari disponibili non raggiungevano livelli di mutazione (“eteroplasmia”) abbastanza elevati da generare un vero modello  patologico. Senza un modello affidabile, è impossibile capire se farmaci come Sildenafil — già utilizzato in uso compassionevole in pazienti con mutazioni MT-ATP6 — possano avere un effetto anche nei genotipi MT-ND5.

DdCBE: la tecnica in grado di modificare il DNA mitocondriale

Per sviluppare un modello cellulare affidabile delle mutazioni MT-ND5, il team del Prof. Prigione ha utilizzato DdCBE, una delle poche tecnologie oggi in grado di modificare in modo mirato il DNA mitocondriale.
A differenza del DNA nucleare, infatti, il DNA dei mitocondri non può essere modificato con la più nota tecnica di editing genetico CRISPR/Cas9 in quanto inefficace sui mitocondri.

Per questo motivo, il progetto ha utilizzato DdCBE (DddA-derived Cytosine Base Editor), una tecnologia più recente progettata per intervenire sul DNA mitocondriale. DdCBE funziona senza tagliare il DNA: utilizza un’ enzima chiamato DddA, ingegnerizzato per convertire una base (la citosina, “C”) in un’altra (timina, “T”), e delle proteine TALE che guidano il complesso nella posizione esatta del mtDNA. È uno dei pochissimi strumenti oggi disponibili che possono modificare in modo mirato il DNA dei mitocondri.

Risultati ottenuti: un modello MT-ND5 affidabile

Nella prima parte del progetto, le iPSC derivate da pazienti non superavano il 30% di eteroplasmia, livello troppo basso per far emergere difetti cellulari. Grazie all’utilizzo della tecnologia DdCBE, i ricercatori sono riusciti invece a generare:

• iPSC con mutazioni MT-ND5 all’≈80% di eteroplasmia,
• neuroni derivati dalle iPSC con lo stesso livello elevato di mutazione.

Un risultato di grande rilievo, mai ottenuto prima per questo genotipo.

Verso la valutazione del Sildenafil

Con un modello MT-ND5 più fedele alla realtà cellulare, il progetto può ora affrontare la parte più attesa: valutare l’effetto del Sildenafil.

Il Sildenafil appartiene alla classe degli inibitori della PDE5, un enzima che regola una molecola coinvolta nel rilassamento dei vasi sanguigni e in alcuni processi di segnalazione cellulare. Quando la PDE5 è molto attiva, questa molecola viene degradata rapidamente; inibendo PDE5, il Sildenafil ne mantiene la disponibilità, contribuendo a un migliore flusso sanguigno e, potenzialmente, a una più efficiente funzione cellulare.

Il farmaco è già utilizzato in uso compassionevole in alcuni pazienti con mutazioni MT-ATP6, e si sta lavorando alla preparazione di uno studio clinico europeo.

Una parte fondamentale del progetto riguarda la possibilità di testare l’effetto del Sildenafil sul modello MT-ND5 ad alta eteroplasmia  e consentirà di verificare se i neuroni mutati rispondono al trattamento e se anche i pazienti con mutazioni MT-ND5 potrebbero essere inclusi in futuri trial basati su Sildenafil o altri PDE5-inibitori.

Prossimi passi e prospettive

Nei prossimi mesi il team analizzerà:

• la capacità dei neuroni di ramificarsi e formare connessioni,
• il metabolismo e la crescita degli organoidi cerebrali 3D,
• la risposta a Sildenafil.

Questo progetto ha già permesso di ottenere risultati significativi e di porre le basi per valutare nuove possibilità terapeutiche nelle mutazioni MT-ND5. Per questo l’Associazione continuerà a supportare iniziative di ricerca in grado di generare conoscenza, strumenti e possibili prospettive terapeutiche per la comunità mitocondriale.

Il progetto “Drug repositioning in MT-ND5 neurons and brain organoids” è stato finanziato attraverso il bando Seed Grant 2023, è stato avviato nel 2024 per una durata complessiva di 12 mesi e un importo totale di 30.000€, ringraziamo pertanto tutti i nostri sostenitori per aver reso possibile questo progetto.