Terapia genica nelle malattie cardiovascolari

Applicazione della terapia genica nella patologia umana 2006 2008

Introduzione Le 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 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 vascolare Vasculogenesi, Angiogenesi, Arteriogenesi

Angiogenesi 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-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

Overespressione di β 2AR nel muscolo Ischemic Neoangiogenesis Enhanced by β2-Adrenergic Receptor Overexpression (Iaccarino et al. Circ. Res. 2005) Overespressione di β 2AR nel muscolo Controllo Ischemico Ischemico+ADβ2wt 25 50 75 Ischemico+AD b 2wt pM

Valutazione angiografica del flusso mediante TIMI Frame Count (TFC) TIMI FC CTRL WKY WKY b 2 ARwt ARIle164 CTRL SHR SHR 10 20 30 40 50 Non ischemico Ischemico TIMI Frame Count

Valutazione del flusso mediante microdiluizione di “beads”colorate WKY SHR 1 2 3 ctrl b AR -Ile164 Ischemico/ non Ischemico

Esame istologico su muscolo tibiale ischemico WKY SHR 0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 Non Ischemico ctrl β2AR-wt β2AR-Ile164 Numero di capillari per fibra

Livelli di VEGF

Risultati comune dell’adenovirus codificante per il β2AR-wt provoca: L’inserimento nell’arteria femorale comune dell’adenovirus codificante per il β2AR-wt provoca: A)miglioramento emodinamico testimoniato dalle angiografie e dalla diluizione con beads colorate. B)recupero nella densità dei capillari rivelato dall’analisi istologica.

Malattia vascolare periferica Studi Clinici

Malattia delle arterie coronariche Studi Preclinici

Terapia genica della CAD-Studi Clinici

Prevenzione dell’iperplasia intimale La 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 intimale Studi Preclinci Studi Clinici

Conclusioni 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 consigliate Mechanisms of angiogenesis and arteriogenesis (Peter Carmeliet, Nature 2000) Imaging of vascular gene therapy (Xiaoming Yang, RSNA 2003) Ischemic Neoangiogenesis Enhanced by β2-Adrenergic Receptor Overexpression (Iaccarino et al. Circ. Res. 2005) Current Status of Cardiovascular Gene Therapy (Tuomas T Rissanen and Seppo Yla-Herttuala, Molecular Theraphy 2007) Cardiovascular gene therapy: current status and therapeutic potential (MM Gaffney, SO Hynes, F Barry and T O’Brien, BJP 2007)