Finanziamento - 2017

GRUPPO FAMIGLIE DRAVET ONLUS

 

 Finanziamento 2017 con il supporto di altre cinque associazioni europee dedicate alla Sindrome di Dravet: Associaçào Sindrome de Dravet Portugal, Dravet-Syndrom e.V Germany, Dravet Syndrome Sweden Association, Stichting Dravetsyndroom Netherlands, Associazione Sindrome di Dravet Svizzera, per il tramite della Dravet Syndrome European Federation (DSEF).

TERAPIA COMBINATORIA AD RNA, TRASCRIZIONALE-TRADUZIONALE, DELL'APLOINSUFFICIENZA PER SCN1A

Antonello Mallamaci, SISSA, Trieste, Italia

 

La presenza di giusto due copie per ciascuno dei nostri geni è spesso cruciale per istruire le nostre cellule a sintetizzare le corrette quantità di RNA e proteine codificate da tali geni, appropriate per le nostre necessità metaboliche. Ciò è particolarmente importante nel caso delle cellule neurali, nelle quali l'assenza di una copia funzionante di determinati geni può causare profonde alterazioni metaboliche, risutanti in epilessia ed altri disordini neurologici. Ciò vale in particolare per il gene SCN1A, il quale fornisce le istruzioni per sintetizzare un particolare canale neuronale che limita l'attività elettrica del nostro cervello. La perdita - infatti - di una copia funzionante di SCN1A è la causa più comune della sindrome di Dravet.

 Purtroppo anche la più avanzata chirurgia molecolare di precisione non riesce a riparare tale deficit genico nel cervello post-natale. Noi proveremo a risolvere il problema servendoci della copia funzionante "superstite" del gene difettivo, stimolando delicatamente la sintesi dei corrispondenti prodotti, mRNA e proteina (trascrizione e traduzione), per mezzo di una combinazione di innovativi farmaci ad RNA ad azione gene-selettiva, recentemente sviluppati nel nostro laboratorio. Tali farmaci sono un "piccolo RNA attivatore" (saRNA) ed un "enzima programmabile ad RNA" (detto NMHV), capaci di stimolare specificamente la trascrizione del gene Scn1a di topo, come pure un altro RNA artificiale, della famiglia dei SineUp, stimolante la traduzione dello stesso gene. Sulla base dei nostri risultati sperimentali preliminari e dei nostri calcoli, il loro impiego combinato dovrebbe ripristinare i normali livelli di proteina in topi recanti una sola copia funzionale del gene Scn1a. Ciò suggerisce che un approccio simile potrebbe correggere in maniera risolutiva il deficit di SCN1A nei pazionti affetti dalla sindrome di Dravet.

Tuttavia, prima di passare alle cellule neurali umane, quattro questioni chiave vanno affrontate: (1) la stimolazione mirata e combinata di trascrizione e traduzione di Scn1a è realmente sufficiente per ripristinare la giusta dose di proteina in cellule neurali con una sola copia funzionale di Scn1a? (2) la nostra procedura di stimolazione di Scn1a - già provata in vitro - funziona altrettanto bene nel cervello dell'animale vivente? (3) siamo sicuri che i nostri farmaci stimolanti Scn1a non "disturbino" altri geni? rispettano tali famaci la fine regolazione endogena di Scn1a?

Scopo principale di tale progetto è appunto fare chiarezza su tali quattro punti. Specificamente affronteremo i punti (1), (3) e (4) in vitro, in colture di cellule neurali derivate dalla corteccia cerebrale di topini neonati con una sola copia funzionale di Scn1a, istruite a produrre i nostri "RNA terapeutici" per mezzo di vettori temperati derivati dal virus dell'immunodeficienza umana. Affronteremo invece il punto (2) in topi giovani con deficit dello stesso gene, istruendo le loro cellule neurali a generare tali RNA per mezzo di altri vettori, generati a partire da innocui virus respiratori umani e da somministrarsi per via endovenosa.

 Ci aspettiamo che la realizzazione di questo progetto fornirà le prove di principio necessarie prima di intraprendere un approccio simile con il gene SCN1A umano. In più crediamo che il nostro disegno sperimentale possa avere un impatto profondo sulla terapia delle altre epilessie dovute a difettivo numero di copie geniche. Infatti - al di là del nostro fuoco su Scn1a, il nostro è un disegno operativo generale, applicabile alla terapia di tale famiglia di anomalie geniche epilettogeniche, per le quali lo sviluppo di cure efficaci sembra lontano, a causa della eterogeneità dei corrispondenti meccanismi patogenetici, la loro bassa prevalenza individuale e la scarsa redditivià degli ingenti  investimenti economici specificamente necessari per il loro studio.

Sito Web Sissa

 

 

GRUPPO FAMIGLIE DRAVET ONLUS

 

Research Grant 2017 supported by five other European associations dedicated to Dravet Syndrome: Associaçào Sindrome de Dravet Portugal, Dravet-Syndrom e.V Germany, Dravet Syndrome Sweden Association, Stichting Dravetsyndroom Netherlands, Swiss Dravet Syndrome Association, coordinated by the Dravet Syndrome European Federation (DSEF).

COMBINED TRANSCRIPTIONAL-TRANSLATIONAL RNA THERAPY OF SCN1A APLOINSUFFICIENCY

 Antonello Mallamaci, SISSA, Trieste, Italy

 

Having two copies for each of our genes is often crucial to instruct our cells to synthesize the proper amounts of RNA and protein products of these genes required for our metabolic needs. This is particularly important in case of nervous cells, where the absence of one functional gene copy may cause profound metabolic abnormalities, resulting in epilepsy and other neuropathological states. This specifically applies to the SCN1A gene, which drives the synthesis of a specific neuronal channel limiting electrical activity of our brain. In fact, loss of one healthy copy of SCN1A is the most common cause of Dravet's syndrome.

Unfortunately, even precise, state-of-art molecular surgery of chromosomes cannot rescue such gene copy deficits in the post-natal brain. We will try to fix this problem relying on the spared copy of the defective gene, by delicately stimulating the synthesis of its mRNA and protein products (transcription and translation, respectively) thanks to a combination of innovative and selective RNA-based drugs recently developed in our lab. These are a "small activating RNA" (saRNA) and an "RNA-programmable enzyme" (called NMHV), specifically promoting transcription of the murine Scn1a gene, as well as another artificial RNA belonging to the family of SineUp RNAs, enhancing Scn1a translation. Based on our preliminary results and calculations, their combined employment should restore normal Scn1a protein levels in mice harboring one functional copy of this gene. This suggests that a similar approach might fix SCN1A gene deficits in Dravet patients.

However, prior to move to human neural cells, four key questions have to be addressed: (1) is combined and targeted stimulation of mRNA and protein synthesis really sufficient to restore the right amount of protein product in neural cells with one functional Scn1a copy? (2) does our targeted Scn1a stimulation - already tested in vitro  - work well in the living brain? (3) do our Scn1a-stimulating devices "disturb" other genes? (4) do these devices comply with fine physiological Scn1a regulation?

Clarifying these four points is just the main aim of the present project. Specifically, we will address questions (1), (3) and (4) in vitro, in neural cultures derived from the cerebral cortex of mouse neonates harboring only one working copy of Scn1a, instructed to produce our "therapeutic RNAs" by means of biosafe vectors derived by the human immunodeficience virus. We will address question (2) in juvenile mice with Scn1a deficit, instructing their neural cells to generate such RNAs by other vectors, originating from biosafe human respiratory viruses and to be administered intravenously.

We expect that the accomplishment of this project will provide the necessary proofs of principle needed to undertake a similar approach for human SCN1A gene deficits. Moreover, we envisage that our design will have a deep impact on therapy of other epilepsies due to defective gene copy number. In fact - beyond our focus Scn1a, here we are setting a general paradigm suitable for scalable therapy of this class of epileptogenic genetic anomalies, for which the development of effective cures is far, due to the heterogeneity of the correspondent pathogenetic mechanisms, their low individual prevalence and scarce economical redditivity of the specific investment needed.

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