Euro Huntington Disease Network: dagli studi osservazionali alla terapia genica - prof. Giuseppe Di Michele

Giuseppe De Michele
Dipartimento di Neuroscienze
Università Federico II, Napoli
Euro Huntington Disease Network:
dagli studi osservazionali alla
terapia genica
Associazione Italiana Corea di Huntington
12 dicembre 2015
Roma

Euro Huntington Disease Network: dagli
studi osservazionali alla terapia genica
 Malattia di Huntington
 Gli studi Registry ed Enroll
 Track-HD: biomarker di progressione
 Terapia sintomatica: Pridopidina
 Immunomodulazione: Laquinimod
 Huntingtin Lowering
 Trapianto di cellule staminali

Malattia di HuntingtonMalattia di Huntington
 La malattia di Huntington è una malattia neuro-degenerativa a
trasmissione autosomica dominante, ad insorgenza per lo più in
età adulta.
 Clinicamente è caratterizzata da un disturbo del movimento,
deterioramento cognitivo e disturbi psichiatrici.
 La causa della malattia è l’espansione patologica di una
sequenza trinucleotidica CAG nel gene HD sul cromosoma 4p16
(range espansione 36-121).
 Al momento non è nota una cura efficace in grado di rallentarne
od arrestarne il decorso progressivo.
CAG

 La presenza di tratti di poli-glutammine di lunghezza al di
sopra della norma altera le proprietà biochime e biofisiche
della proteina che tende ad aggregarsi e ad esercitare un
effetto tossico sui neuroni. L’entità della neurotossicità è
proporzionale alla lunghezza dell’espansione.
 Non tutti gli aspetti patogenetici sono chiariti, comunque la
proteina mutata conduce alla compromissione di molti e
vari processi cellulari, quali metabolismo energetico e
funzione mitocondriale, danno ossidativo, endocitosi,
trasporto intraneurale, regolazione trascrizionale,
signaling, omeostasi del calcio, cascata apoptotica.

 Aggregazione proteica
 Trascrizione genica
 Traffico proteico
 Funzione mitocondriale
 Stimolazione autofagia
 Dinamica microtubuli
 Trasporto vescicole
 Meccanismi endotossici
 Segnalazione cellulare
Huntingtina: patogenesi della malattiaHuntingtina: patogenesi della malattia
Munoz-Sanjuan 2011

Malattia di Huntington - EpidemiologiaMalattia di Huntington - Epidemiologia
 Prevalenza: 4-7/100.000 in Europa ed USA
0,5/100.000 in Finlandia
0,1-0.3/100.000 in Giappone
700/100.000 in Maracaibo (Venezuela)
 Frequenza del gene: 2,5-3 volte maggiore
 Frequenza dei soggetti a rischio: 5 volte maggiore
 Nascite a rischio: 1/2500

J Neurol Neurosurg Psychiatry 2013; 84:1156–1160
La prevalenza stimata della
malattia in età adulta tra 1970 e
1995 è stata di circa 6 casi per
100.000
Tra 2004 e 2007 era tra 6,4 e 6,6
per 100.000
Nel 2010 12,3 per 100.000
M. di Huntington – Nuovi dati di prevalenzaM. di Huntington – Nuovi dati di prevalenza

 L’età all’esordio di malattia è in media tra i 30 e i 45 anni,
ma con un’ampia variabilità.
 Le forme con esordio prima dei 20 anni, dette giovanili,
rappresentano circa il 5-10% dei casi. L’esordio è oltre i 50
anni nel 25% dei casi.
 L’esordio non è “puntiforme” ma un continuum dalla
normalità a manifestazioni fenotipiche evidenti.
Esordio della malattiaEsordio della malattia

 Il fattore più importante nel determinare l’età d’esordio
dell’HD è la lunghezza dell’espansione CAG che tuttavia,
non permette una previsione prognostica.
Esordio della malattiaEsordio della malattia
CAG Repeat Expansion
AgeofOnset
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
30 40 50 60 70 80 90 100

La malattia di Huntington è stata per molti aspetti una
malattia prototipo:
 La prima malattia per cui è stato localizzato il difetto
genetico grazie alle tecniche di ingegneria genetica, con
una ricerca su tutto il genoma.
 La prima malattia per la quale siano state elaborate
dettagliate linee guida internazionali per il test genetico
predittivo.
 La prima malattia per la quale sia nata una rete di
collaborazione mondiale che riunisce tutti i clinici e gli
scienziati coinvolti nella ricerca.

European Huntington’s Disease NetworkEuropean Huntington’s Disease Network
 1426 Ricercatori
 20 Nazioni
 162 Centri
 11 in Italia
 >14.000 Arruolati
 1071 in Italia

 Riunisce centri di diversi paesi europei coinvolti nella
ricerca e nella cura della m. di Huntington.
 Favorisce la ricerca sulla storia naturale della malattia e
studi farmacologici clinici
 Rappresenta un network nel quale tutti i partecipanti
coinvolti possono proporre e condurre degli studi.
 Lo studio principale condotto dall’EHDN è stato lo studio
REGISTRY, sulla storia naturale della malattia.

REGISTRY è uno studio osservazionale
multi-centrico, multi-nazionale che non
prevede alcun trattamento sperimentale.
Gli obiettivi principali di Registry sono:
 Ottenere dati sulla storia naturale di persone affette da MH
 Correlare le caratteristiche cliniche con fattori genetici, dati
biochimici e di neuro-imaging
 Accelerare l'identificazione e il reclutamento di partecipanti
in altri studi clinici
 Pianificare progetti di ricerca per il futuro
 Sviluppare nuovi strumenti di misura per
monitorare e / o prevedere l’insorgenza e
la progressione della malattia

Una nuova sfida!
Sponsored by CHDI Foundation, Inc. 2011
REGISTRYl
COHORT

EEnroll-HD: uno studio globale sulla
malattia di Huntington
Obiettivo: inclusione di 1/3 dei pazienti
25-30.000 partecipanti

Obiettivi dello Studio ENROLLObiettivi dello Studio ENROLL
 Migliorare la comprensione dello spettro dinamico
fenotipico ed i meccanismi di malattia
 Promuovere lo sviluppo di linee guida basate sull'evidenza
per prendere decisioni di tipo clinico e migliorare la
prospettiva di salute per i pazienti e le unita' coinvolte
 Fornire una piattaforma a supporto del disegno e della
conduzione di studi clinici su nuove terapie per la malattia
di Huntington

Soggetti inclusiSoggetti inclusi
 Portatori della mutazione ≥18 anni
 Pazienti con malattia manifesta, di tutte le età
 Familiari risultati negativi per la mutazione
 Coniugi di pazienti affetti
 Controlli di comunità
 Sono esclusi i partecipanti con altre forme di corea

TextSponsored by CHDI Foundation, Inc. 2011
l
FPI= 26 Giugno 2012
l
University of Tennessee
l
35 pazienti in USA – 12 Settembre 2012

Sponsored by CHDI Foundation, Inc. 2011Sponsored by CHDI Foundation, Inc. 2011
IRELAND
BELGIUM
FRANCE
POLAND
SPAIN
RUSSIA
SWITZERLAND
Fase 1b: UK, Germania, Danimarca, Olanda, Belgio, Irlanda e Italia
Fase 2a: Francia, Spagna e Polonia
Fase 2b: Austria, Svezia, Russia, Norvegia e Svizzera
Fase 2c: FInlandia, Portogallo, Repubblica Ceca
AUSTRIA
CZECH REP.
ITALY

Enroll Site OverviewEnroll Site Overview
Region Number of
Sites
Currently
Active
Number of
Sites
Expected
Europe 61 144
North
America
59 70
Latin America 2 16
Australia &
New Zealand
5 5
Totals 127 231
18 May 2015 21

Recruitment as of 29th
of Sept, 2015
Total enrolled: 7704
North America: 3542
Europe: 3689
Australasia: 353
Latin America: 120
18 May 2015 22

ITALY in ENROLL: 552 included patients
23
active sites almost ready then will follow
Milan Neuro Perugia Genova
Milan GeneticsRoma La Sapienza Firenze
Roma S Andrea Cagliari
Lega Ital Ric Hunt Vicenza
Bari Messina
Bologna Pisa
Napoli Fed II Brescia
Roma Univ Catt

Studio partito nel 2008, 366 partecipanti dei quali 298 in
follow-up a 36 mesi:
 58 preHD-A (molto lontani dall’esordio della malattia)
 46 preHD-B (meno lontani dall’esordio)
 66 HD1 (poco compromessi)
 31 HD2 (più compromessi)
 97 soggetti normali
Scopo dello studio: identificare dei marcatori di
progressione della malattia da utilizzarsi in futuri
studi su terapie “disease modifying”

Volumetria striatale quale biomarker per trialVolumetria striatale quale biomarker per trial
clinici nella Malattia di Huntingtonclinici nella Malattia di Huntington
 Associazione con la patogenesi della malattia
 Dati pienamente quantitativi
 Misurazione obiettiva e condivisibile in più centri
 Correlazione con parametri clinici
 Variazione rapida e lineare nel tempo
 Assenza di “ceiling/ floor effect”
 Metodica non invasiva e relativamente non costosa

Terapia sintomaticaTerapia sintomatica
 Mavoglurant
 Pridopidina
 Citalopram
 Rivastigmina
 Dutetrabenazina

PRIDOPIDINAPRIDOPIDINA
 Pridopidina, ACR16, Huntexil®
 Stabilizzante dopaminergico
 D2 ,NA, (5HT)
 Glu
 Sigma 1 receptor

HART Study (US) - NeuroSearchHART Study (US) - NeuroSearch
 IIb, multicentrico (33), N=227 (2009-2010), 12
settimane
 20 mg (N=56)
 45 mg (N=55)
 90 mg (N=58)
 placebo (N=58)
 Outcome primario: Modified Motor Score (MMS)
 Outcome secondario: Total Motor Score (TMS)

HART Study (US) - NeuroSearchHART Study (US) - NeuroSearch
 Il farmaco è risultato sicuro e ben tollerato (n:1
seizure @middle dose)
 (I) MMS: non significativamente migliorato
(trend con 45 e 90 mg)
 (II) TMS: significativamente migliorato con 90 mg
 Esito negativo per non raggiungimento dell’outcome
primario

MermaiHD Study (Eur) - NeuroSearchMermaiHD Study (Eur) - NeuroSearch
 III, multicentrico (32), N=437 (data pub. in 2011), 26
settimane
 45 mg (N=148)
 90 mg (N=145)
 placebo (N=144)
 Outcome primario: Modified Motor Score (MMS)
 Outcome secondario: Total Motor Score (TMS)

MermaiHD Study (Eur) - NeuroSearchMermaiHD Study (Eur) - NeuroSearch
 sicuro e ben tollerato
 (I) MMS: non significativamente migliorato
(trend con 90 mg)
 (II) TMS: significativamente migliorato con 90 mg
 Esito negativo per non raggiungimento dell’outcome
primario

PRIDE-HD TevaPRIDE-HD Teva
 Studio di “dose finding”, reclutamento Jan’14-Jan’15
(N=400),
 45 mg
 67.5 mg
 90 mg
 112.5 mg
 Placebo
 Safety: prolungamento del QTc (lunga lista di farmaci
da escludere)

LAQUINIMODLAQUINIMOD
 Laquinimod è un immunomodulatore sviluppato da
Active Biotech e Teva.
 E’ stato già investigato come trattamento orale per
la sclerosi multipla e per la malattia di Crohn
 Iperattività del sistema immunitario è stata
dimostrata nella patogenesi della HD
 Il laquinimod potrebbe ridurre l’attività astrocitaria ed
aumentare i livelli di BDNF

Attivazione microgliale in HDAttivazione microgliale in HD
L’attivazione della microglia precede l’esordio della
malattia
L’huntingtina mutata promuove una risposta
infiammatoria
nella microglia

LEGATO HDLEGATO HD
 1.5 mg OD (N=100)
 1 mg OD (N=100)
 0.5 mg OD (N=100)
 Placebo OD (N=100)
 Studio di fase 2
 Fase preclinica o precoce di malattia
 Sicurezza ed efficacia (sintomi motori)
 Neuroimaging

 HD
 SCA1
 SCA2
 SCA3
 SCA6
 SCA7
 SCA17
 DRPLA
 SBMA
Malattia di Huntington – Genetica molecolareMalattia di Huntington – Genetica molecolare

Huntingtin loweringHuntingtin lowering
 La riduzione dell’espressione dell’HTT a livello trascrizionale o
traslazionale potrebbe ridurre l’effetto neurotossico dell’HTT mutata
 Nella HD sarebbe possibile un trattamento in fase preclinica
 L’HTT è dosabile
 E’ stato già possibile ridurre la produzione di HTT mutata in modelli
animali e queste ricerche hanno dimostrato
miglioramenti clinici e neuropatologici
 Uno studio recente ha dimostrato che la ridotta
espressione del gene HTT in un primate adulto per
sei mesi è ben tollerata

Huntingtin assayHuntingtin assay

Huntingtin lowering approachesHuntingtin lowering approaches

Huntingtin lowering approachesHuntingtin lowering approaches
Esistono due modalità di “nucleotide-based silencing”:
 RNA interference, con piccole molecole di RNA (siRNA o
miRNA) che si legano al mRNA dell’HTT e lo avviano a
degradazione mediante il complesso RISC che incorpora
l’enzima argonauta;
 Antisense oligonucleotides (ASO), piccole molecole di DNA che
si legano al mRNA dell’HTT e lo avviano a degradazione
mediante RNAse H.

Iniezione striatale di oligonucleotidiIniezione striatale di oligonucleotidi
antisenso in topi transgeniciantisenso in topi transgenici
ordasiewicz 2012

Riduzione mRNA dell’HTTRiduzione mRNA dell’HTT
dopo icv ASOdopo icv ASO
Kordasiewicz 2012

Effetti comportamentali in topiEffetti comportamentali in topi
transgenicitransgenici
Kordasiewicz 2012

Huntingtin lowering specificoHuntingtin lowering specifico
 HTT è una proteina essenziale nello sviluppo ed ha un ruolo
nella regolazione della trascrizione, nell’attività mitocondriale,
nella funzione sinaptica.
 E’ possibile sia per la RNA interference sia per gli ASO la
possibilità di un “silencing” specifico (CAG repeat, SNPs).
 Sfruttando l’eterozigosi per alcuni SNIPs un piccolo numero di
agenti di repressione del mRNA dell’HTT, si potrebbe ottenere
un “allele silencing” specifico nella maggior parte dei pazienti.

Huntingtin lowering specificoHuntingtin lowering specifico

Distribuzione degli agenti di soppressioneDistribuzione degli agenti di soppressione
 siRNA ed ASO non passano la BEE
 Gli ASO iniettati endorachide diffondono facilmente alla
corteccia cerebrale
 siRNA sono meno diffusibili ma la loro diffusione può essere
migliorata (iniezione intrastriatale, vettori virali, esosomi,
molecular shuttle)

Altri problemi dell’HTT loweringAltri problemi dell’HTT lowering
 I modelli animali in cui l’HTT lowering è stato sperimentato sono
>70 CAG repeat
 Qual è l’entità di riduzione dell’HTT desiderabile ?
 Necessità di iniezioni ripetute (ma l’uso di vettori virali potrebbe
assicurare un effetto duraturo)
 Possibile sviluppo di immunità
 Rischio di “off-target silencing”

Primo trial di ASO per via intratecale nell’uomoPrimo trial di ASO per via intratecale nell’uomo
Studio di fase I, randomizzato, controllato con PLA in 21 pz con SLA
SOD1+ con l’oligonucleotide antisense ISIS 333611 intratecale.
Il trattamento è stato ben tollerato.

LATEST NEWS!LATEST NEWS!
17th October, 2014
Prof Tabrizi announces first ever ‘huntingtin lowering’ trial for
Huntington’s disease at UCL.
At last month’s European Huntington’s Disease Network meeting,
Prof Sarah Tabrizi proudly announced that, in partnership with Isis
Pharmaceuticals, Inc, she will be the lead investigator of the
world’s first clinical trial of a huntingtin lowering (sometimes called
‘gene silencing’) drug for Huntington’s disease.
Called Isis HTT-Rx, the drug is an antisense oligonucleotide or
ASO that has shown success in reducing production of the harmful
mutant huntingtin protein and improving symptoms in animal
models of HD. The multi-centre, multi-national trial will investigate
the safety of increasing dose levels of Isis HTT-Rx and will be led
by Prof Tabrizi and her team at UCL Institute of Neurology.

Studio di fase I di oligonucleotide antisenseStudio di fase I di oligonucleotide antisense
ISIS per via intratecale in HDISIS per via intratecale in HD
Centri reclutanti:
Canada
Germania
UK
Inizio:
Agosto 2015
Fine prevista:
Settembre 2017
Studio controllato con PLA su 36 pazienti con HD in fase iniziale
Somministrazione intratecale ripetuta ad intervalli di 4w, per 13 w
Endpoint principali: sicurezza e tollerabilità
Endpoint secondari: farmacocinetica, dosaggio huntingtina

Approcci chirurgiciApprocci chirurgici
 Deep Brain Stimulation
 Trapianto striatale fetale

Deep Brain StimulationDeep Brain Stimulation
 21 pz in 12 centri
 Sudio principale di Gonzales et al
 Miglioramento alla Unified Huntington’s Disease
Rating Scale (UHDRS) (media 24%)
 Il miglioramento non era più significativo a 6 mesi
 Studi in aperto

Trapianto fetale striataleTrapianto fetale striatale
Pros
 Il target è la fondamentale lesione patologica in HD
 Il survival e l’integrazione del trapianto sono stati dimostrati
 Si è rilevato un beneficio iniziale
 Cons
 La neurodegenerazione è solo relativamente selettiva
 Le cellule trapiantate potrebbero stabilire connessioni anomale
 Il tessuto fetale comporta problemi etici e di
approvvigionamento
 Il trapianto da tessuto fetale è scarsamente standardizzabile
 E’ necessario un intervento chirurgico stereotassico
 E’ necessaria una successiva terapia immunosoppressiva
 I costi del trapianto sono elevati
Bachoud-Lévi et al. Lancet 2000;356:1975-9

Cellule staminaliCellule staminali
 Cellule staminali adulte
 Cellule staminali embrionali
 Induced pluripotent stem cells

Human stem cell-derived neural rosettesHuman stem cell-derived neural rosettes
http://www.neuroscience.cam.ac.uk/directory/profile.php?livesey

 E’ stato possibile ottenere, in 25 giorni, da cellule staminali
pluripotenti umane, neuroni dopaminergici trapiantabili con
successo in un modello murino di PD (6-OHDA-lesioned mice).
E’ stato possibile dimostrare la sopravvivenza
a lungo termine dei neuroni trapiantati ed un
loro effetto clinico. Gli esperimenti sono stati
replicati sul ratto e sulla scimmia.
Nature 2011;480:547-551

Ambulatorio Corea di HuntingtonAmbulatorio Corea di Huntington
Università di Napoli Federico IIUniversità di Napoli Federico II
Elena Salvatore
Luigi Di Maio
Felice Iasevoli
Cinzia Valeria Russo
Silvio Peluso
Marco Massarelli
Alessandro Roca
Chiara Colella

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