Retinite Pigmentosa: una terapia genica per RP X-linked causata da mutazioni nel gene RPGR

Descrizione della malattia

La Retinite Pigmentosa (RP) è una distrofia retinica ereditaria, caratterizzata dalla progressiva degenerazione dei fotorecettori (bastoncelli e coni) e dalla disfunzione dell’epitelio pigmentato retinico. Ancora oggi, infatti, è tra le principali cause di cecità nel mondo.

La sua incidenza mondiale è di circa 1 su 4000 persone sane, per un totale di più di 1 milione di individui affetti. Solitamente diagnosticata tra i 10 ed i 30 anni di età, non mancano però casi di diagnosi anche nella prima infanzia ed in tarda età.

Figure 1-Histological appearance of healthy human retina (left)    and retina of a patient with retinitis pigmentosa at a mid-stage of disease (right) [pubmed.ncbi.nlm.nih.gov]
Figura 1 – Histological appearance of healthy human retina (left) and retina of a patient with retinitis pigmentosa at a mid-stage of disease (right) [pubmed.ncbi.nlm.nih.gov]

Eziopatogenesi

Da un punto di vista eziopatologico, le cause della RP sono da attribuire ad alterazioni genetiche trasmesse da uno od ambo i genitori. Il tipo di difetto genetico, infatti, determina quali cellule retiniche sono maggiormente coinvolte dal disturbo e, pertanto, consente di distinguere a livello clinico le diverse condizioni. Fino ad oggi, sono stati identificati più di 45 geni implicati nello sviluppo della malattia. La maggior parte di loro interessa solo una piccola percentuale di casi, ad eccezione del gene per la rodopsina (RHO), del gene USH2A e del gene RPGR. Ciascuno di essi è coinvolto, rispettivamente, nello sviluppo del 25% circa di RP dominante, del 20% circa di RP recessiva e del 70-80% circa di RP X-linked. Questi tre geni, insieme, causano circa il 30% di tutti i casi di retinite pigmentosa.

Modalità di trasmissione

  • autosomica dominante;
  • autosomica recessiva;
  • X-linked.

Nella forma autosomica dominante, che costituisce circa il 30-40% dei casi, la mutazione può essere trasmessa ad un figlio, da un genitore ammalato. In tal caso, ogni figlio, indipendentemente dal sesso, avrà una probabilità del 50% di ereditare la malattia. La RP autosomica dominante rappresenta la forma più lieve della malattia, caratterizzata da una progressione lenta ed esordio tardivo, generalmente nella quinta o sesta decade di vita.

Nella forma autosomica recessiva invece, che costituisce circa il 50-60% dei casi, entrambi i genitori sono portatori sani, presentando un gene mutato in coppia con uno sano. La prole dunque, avrà una probabilità del 25% di ereditare entrambi i geni mutati (uno per genitore) e sviluppare la malattia.

Nella forma X-linked infine, che costituisce circa il 5-15% dei casi, il gene mutato si trova sul cromosoma X. In questo caso, sono solo figli maschi, i quali ricevono dalla madre il cromosoma X con il gene mutato, a manifestare la malattia. Questi, dunque, trasmettono sempre il gene mutato alla prole femminile, mentre non lo trasmettono mai a quella maschile (poiché trasmettono il solo cromosoma Y). Le femmine, invece, in quanto portatrici sane del gene mutato, hanno il 50% di probabilità di trasmetterlo a ciascun figlio, indipendentemente dal sesso. La forma X-linked è la più grave della malattia, con perdita della visione centrale già nella terza decade di vita e colpisce 1 individuo su 25000.

Retinite Pigmentosa X-linked associata a mutazioni RPGR

Causata da mutazioni che interessano il gene localizzato sul cromosoma X in posizione p11.4, codifica per il gene regolatore della GTPasi della retinite pigmentosa (RPGR). Nelle cellule dei fotorecettori, l’RPGR è localizzato nel ciglio che collega il segmento interno, che sintetizza le proteine, ​​al segmento esterno fotosensibile. Le isoforme principali sono due: RPGR 1-19, la forma costitutiva del gene, e RPGR-ORF15 che, conservando parte dell’introne 15 come esone terminale, è il responsabile della RP X-linked.

Figure 2-Schematic representations of the RPGR gene with constitutive and ORF15 messenger RNA splice variants [retinatoday.com]
Figura 2 – Schematic representations of the RPGR gene with constitutive and ORF15 messenger RNA splice variants [retinatoday.com]

Sintomi e segni

I sintomi della RP comprendono:

  • cecità notturna (nictalopia);
  • perdita del campo visivo periferico e visione a tunnel (scotoma ad anello);
  • perdita della visione centrale (distrofia maculare) fino all’ipovisione e, nei casi più gravi, alla completa cecità.
Figure 3-View in comparison between a healthy eye and an eye with retinitis pigmentosa [glance24.com]
Figura 3 – View in comparison between a healthy eye and an eye with retinitis pigmentosa [glance24.com]

Essi dipendono dal tipo di fotorecettori coinvolti. I bastoncelli sono responsabili della visione in bianco e nero mentre i coni, permettono la visione a colori. Nella maggior parte dei casi di RP, i bastoncelli sono i primi ad essere coinvolti; tuttavia, nelle forme a rapida evoluzione, anche i coni possono essere colpiti in fase precoce.

I segni di un occhio affetto da RP sono:

  • depositi di pigmento nella neuro-retina, assottigliamento dei vasi sanguigni retinici, pallore del disco ottico, spessore dello strato nucleare esterno della retina ridotto.
Figure 4-Fundi of a healthy individual and a patient with retinitis pigmentosa [pubmed.ncbi.nlm.nih.gov]
Figura 4 – Fundi of a healthy individual and a patient with retinitis pigmentosa [pubmed.ncbi.nlm.nih.gov]

Diagnosi

Le indagini principali che permettono la diagnosi della RP sono: 

  • esame del campo visivo;
  • elettroretinografia (ERG);
  • tomografia a coerenza ottica (OCT).
Esame del campo visivo

L’esame del campo visivo consente di creare una mappa della sensibilità retinica ad uno stimolo luminoso, misurata in decibel (db). La misurazione del campo visivo, infatti, permette di evidenziare eventuali difetti della visione centrale o/e periferica. Attualmente, il metodo più utilizzato è la microperimetria. L’esame di svolge presentando al paziente, in precise posizioni oculari, degli stimoli luminosi di diversa intensità. In tal modo, vengono testate una alla volta le diverse aree dell’intero campo visivo, ottenendo quindi una mappa accurata della sensibilità della retina.

Elettroretinografia

L’elettroretinografia (ERG) è un esame diagnostico che consente di registrare l’attività elettrica della retina, in risposta a particolari stimoli luminosi. In questo modo, attraverso il grafico che ne deriva, detto elettroretinogramma, si va a valutare la funzionalità dei due tipi di fotorecettori: coni e bastoncelli. La risposta della retina agli stimoli luminosi, inoltre, risulta essere differente in ciascuna delle tre forme ereditarie di RP.

Figure 5-ERG responses from a healthy individual and from three patients with early retinitis pigmentosa inherited as an autosomal-dominant, autosomal-recessive, or X-linked trait [pubmed.ncbi.nlm.nih.gov]
Figura 5 – ERG responses from a healthy individual and from three patients with early retinitis pigmentosa inherited as an autosomal-dominant, autosomal-recessive, or X-linked trait [pubmed.ncbi.nlm.nih.gov]
Tomografia a coerenza ottica

Infine, la tomografia a coerenza ottica (OCT) è utile in pazienti con RP per la misurazione dello spessore della retina, dello strato dei fotorecettori e per la determinazione di eventuale edema maculare cistoide. L’OCT in RP mostra una perdita perifoveale dei fotorecettori e dell’epitelio pigmentato retinico, una riduzione complessiva dello spessore retinico e dello strato nucleare esterno.

Figure 6-Eye with retinitis pigmentosa observed by OCT [webeye.ophth.uiowa.edu]
Figure a – Eye with retinitis pigmentosa observed by OCT [webeye.ophth.uiowa.edu]

Terapia e prospettive future

Ad oggi, non esiste una terapia per trattare i pazienti affetti da retinite pigmentosa.

Le prospettive maggiori ci pervengono dalla ricerca e, principalmente, dalla terapia genica, dall’utilizzo di cellule staminali e dal trapianto di retina o di fotorecettori.

La terapia genica

Uno studio di terapia genica durato 6 mesi ha consentito, attraverso l’utilizzo di vettori virali ingegnerizzati con elementi patogeni rimossi e capacità replicativa gravemente compromessa, l’introduzione di una copia funzionale del gene RPGR-ORF15 nelle cellule dei pazienti, per correggere il difetto genetico sottostante che causava la malattia.

Nel caso specifico, è stata effettuata l’ottimizzazione del codone ORF15. Tale procedura ha comportato un cambiamento della sequenza nucleotidica, senza alterare però la sequenza amminoacidica (sostituzioni silenti) e una variazione del contenuto di AG, come la rimozione di sequenze ripetute indesiderate, siti criptici di splicing e/o siti di restrizione che potessero in qualche modo interferire con la clonazione. Successivamente, il codone ottimizzato di 3,5 kb, è stato integrato nel vettore virale AAV8-coRPGR ed inserito nello spazio subretinico, attraverso una iniezione.

Al termine dello studio, i ricercatori hanno osservato che AAV8-coRPGR era ben tollerato in tutti i pazienti sottoposti al trattamento. Nonostante non fossero emersi miglioramenti circa l’acuità visiva, quelli osservati attraverso la microperimetria hanno consentito di proseguire gli studi clinici ed entrare nelle fasi II e III, per un potenziale trattamento della malattia mediante terapia genica.

Le cellule staminali

L’impiego di cellule staminali, ha lo scopo di rimpiazzare i fotorecettori persi in seguito alla degenerazione retinica. Attualmente non esiste al mondo nessun protocollo clinico, approvato, che preveda l’uso di staminali per trattare efficacemente la retinite pigmentosa (né altre malattie retiniche degenerative). La procedura consisterebbe nell’utilizzo di cellule staminali di Muller, embrionali o iPS poste precedentemente in coltura con fattori di crescita per consentirne la differenziazione in cellule nervose retiniche e, successivamente, iniettate a livello oculare per riparare la retina danneggiata.

Il trapianto di retina

In Italia è stato eseguito il primo trapianto di retina artificiale su un paziente affetto da RP. La retina artificiale high-tech NR600, impiantata nello spazio subretinico, non è altro che un microchip dotato di più di 400 elettrodi. Inserito in corrispondenza della macula, una volta attivato, sarebbe in grado di stimolare il circuito nervoso che naturalmente collega l’occhio al cervello. In questo modo, si va a sostituire all’attività delle cellule retiniche danneggiate. Il microchip è stato successivamente collegato ad un impianto esterno, posizionato dietro l’orecchio del paziente, atto a fornire gli impulsi elettrici necessari al funzionamento di tutto l’apparato. Una retina bionica, dunque, che donerà, o almeno questo è ciò che si spera, nuovamente la vista al paziente. Si tratta chiaramente di una “terapia” ancora in fase di studio e sperimentazione.

Fonti

Crediti immagini

Dott.ssa Alessandra Bellante

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