Terapia genica nelle malattie Terapia genica nelle malattie cardiovascolaricardiovascolari

Applicazione della terapia genica nella Applicazione della terapia genica nella patologia umanapatologia umana

2006 2008

IntroduzioneIntroduzioneLe malattie cardiovascolari rappresentano ancora oggi la causa principale di morte nei Paesi Occidentali nonostante il miglioramento significativo nel controllo dei fattori di rischio, la disponibilità di terapie mediche convenzionali e invasive per il trattamento della malattia delle arterie coronarie (CAD) e della malattia vascolare periferica (PAD) e il miglioramento della prognosi dell’insufficienza cardiaca.

La terapia genica sta emergendo come potenziale ulteriore arma terapeutica in particolare per i pazienti che non rispondono alle terapie convenzionali. (Isner, Nature 2002)

Approcci Terapeutici

• ‘Angiogenesi terapeutica’ per il trattamento della malattia vascolare periferica e della cardiopatia ischemica.

• Terapia genica per la prevenzione dell’iperplasia intimale causa di insufficienza dei grafts venosi impiegati nelle tecniche chirurgiche di by-pass e del fenomeno della restenosi intrastent post angioplastica.

• Attualmente l’angiogenesi terapeutica rappresenta la principale applicazione della terapia genica negli studi clinici; altre aree di applicazione della terapia genica come la prevenzione dell’aterosclerosi attraverso il controllo delle forme severe di iperlipidemia, il trattamento dell’insufficienza cardiaca, dell’ipertensione arteriosa, della re-stenosi post angioplastica e dell’occlusione dei grafts vascolari sono progredite più lentamente.

Vettori impiegati per il gene transfer nelle patologie cardiovscolari

Sistemi di trasferimento Sistemi di trasferimento Al momento diversi metodi per il trasferimento locale dei geni sono stati sviluppati tra i quali:

• (a) sistemi di trasferimento genico ex-vivo, come stents endovascolari rivestiti con cellule endoteliali geneticamente modificate che sono poi reimpiantati nei vasi bersaglio;

• (b) trasferimento basato su tecnica chirurgica che comporta l’iniezione diretta dei geni in vasi bersaglio isolati chirurgicamente;

• (c) trasferimento percutaneo che comporta la somministrazione diretta dei geni nel bersaglio attraverso un’approccio percutaneo;

• (d) trasferimento genico basato su catetere.

Di queste tecniche di trasferimento genico quella basata sull’impiego di cateteri sembra essere la più promettente per le applicazioni vascolari nella pratica clinica.

Applicazione del trasferimento genico vascolareApplicazione del trasferimento genico vascolare

Vasculogenesi, Angiogenesi, ArteriogenesiVasculogenesi, Angiogenesi, Arteriogenesi

Angiogenesi TerapeuticaAngiogenesi Terapeutica

La strategia dell’angiogenesi terapeutica è stata impiegata nella malattia vascolare periferica e nella malattia delle arterie coronariche sia in modelli pre-clinici che successivamente in studi clinici

Malattia Vascolare Periferica Modello Pre-ClinicoModello Pre-Clinico

Il modello favorito per lo studio della malattia vascolare periferica è quello dell’arto ischemico realizzato nei topi, nei ratti e nei conigli.

Modello di arto ischemico nel ratto

Ischemic Neoangiogenesis Enhanced by β2-AdrenergicReceptor Overexpression (Iaccarino et al. Circ. Res. 2005)

Controllo Ischemico Ischemico+ADβ2wt0

25

50

75

Controllo

Ischemico

Ischemico+AD 2wt

pM

Overespressione di Overespressione di β 2AR nel muscoloAR nel muscolo

Valutazione angiografica del flusso Valutazione angiografica del flusso mediante TIMI Frame Count (TFC)mediante TIMI Frame Count (TFC)

TIMI FC

CTRL WKY WKY2ARwt WKY2ARIle164CTRL SHR SHR2ARwt0

10

20

30

40

50 Non ischemicoIschemico

TIM

I Fra

me

Co

un

t

Valutazione del flusso mediante Valutazione del flusso mediante microdiluizione di “beads”coloratemicrodiluizione di “beads”colorate

WKY SHR0

1

2

3

ctrl

2AR2-Ile164

Isc

he

mic

o/ n

on

Isc

he

mic

o

Esame istologico su muscolo tibiale Esame istologico su muscolo tibiale ischemicoischemico

WKY SHR0.00

0.25

0.50

0.75

1.00Non Ischemico

ctrl β2AR-wt β2AR-Ile164

Nu

mer

o d

i ca

pill

ari

pe

r fi

bra

Livelli di VEGFLivelli di VEGF

RisultatiRisultati

L’inserimento nell’arteria femoraleL’inserimento nell’arteria femorale

comune dell’adenovirus codificante percomune dell’adenovirus codificante per

il βil β22AR-wt provoca:AR-wt provoca:

• A)miglioramento emodinamico testimoniato dalle A)miglioramento emodinamico testimoniato dalle angiografie e dalla diluizione con beads colorate.angiografie e dalla diluizione con beads colorate.

• B)recupero nella densità dei capillari rivelato B)recupero nella densità dei capillari rivelato dall’analisi istologica.dall’analisi istologica.

Malattia vascolare perifericaStudi Clinici

Malattia delle arterie Malattia delle arterie coronarichecoronariche

Studi PrecliniciStudi Preclinici

Terapia genica della CAD-Studi CliniciTerapia genica della CAD-Studi Clinici

Prevenzione dell’iperplasia intimalePrevenzione dell’iperplasia intimaleLa terapia genica ha un ruolo potenziale mediante un’azione sui seguenti punti:

• 1. Modulazione della migrazione delle cellule muscolari lisce• 2. Modulazione della proliferazione delle cellule muscolari

lisce• 3. Apoptosi delle cellule muscolari lisce• 4. Accelerazione del processo di re-endotelizzazione e

miglioramento della funzione endoteliale.

Prevenzione dell’iperplasia intimalePrevenzione dell’iperplasia intimaleStudi Preclinci

Studi Clinici

ConclusioniConclusioni

• La terapia genica per i pazienti con malattia cardiovascolare refrattaria o ricorrente è stata oggetto di indagini accurate. Anche se l’efficacia è stata dimostrata in modelli animali e la sicurezza è stata evidenziata in studi di fase 1 nell’uomo, prove univoche sulla sua efficacia non sono state fornite da studi placebo-controlli.

• Il motivo di ciò non è chiaro ma approcci futuri richiederanno l’ottimizzazione dei vettori, l’impiego di geni alternativi e/o famiglie di geni e l’impiego di sistemi di trasferimento efficaci nel garantire un trasferimento localizzato del gene nel tessuto bersaglio.

Letture consigliateLetture consigliate

• Mechanisms of angiogenesis and arteriogenesis (Peter Carmeliet, Nature 2000)

• Imaging of vascular gene therapy (Xiaoming Yang, RSNA Imaging of vascular gene therapy (Xiaoming Yang, RSNA 2003)2003)

• Ischemic Neoangiogenesis Enhanced by β2-AdrenergicReceptor Overexpression (Iaccarino et al. Circ. Res. 2005)

• Current Status of Cardiovascular Gene Therapy (Tuomas T Current Status of Cardiovascular Gene Therapy (Tuomas T Rissanen and Seppo Yla-Herttuala, Molecular Theraphy 2007)Rissanen and Seppo Yla-Herttuala, Molecular Theraphy 2007)

• Cardiovascular gene therapy: current status and therapeutic Cardiovascular gene therapy: current status and therapeutic potential (MM Gaffney, SO Hynes, F Barry and T O’Brien, potential (MM Gaffney, SO Hynes, F Barry and T O’Brien, BJP 2007)BJP 2007)