Objetivo de la terapia de ELA: integrina que estimula a las células inmunitarias a 'comer' neuronas motoras

El bloqueo de la integrina alfa-5 trata el modelo de ratón; ahora se busca un anticuerpo 'optimizado'

por Margarida Maia, PhD | 2 de agosto de 2023

Una proteína "parecida al velcro" llamada integrina alfa-5 se encuentra constantemente en niveles elevados en las células inmunitarias cercanas a las neuronas motoras que se dañan o mueren en personas con esclerosis lateral amiotrófica (ELA) y en ratones en un modelo de enfermedad, informa un estudio.

El bloqueo de la proteína en los ratones ralentizó la progresión de la enfermedad y ayudó a restaurar sus habilidades motoras y su salud general.

"Demostramos que atacar la integrina α5 [alfa-5] con un anticuerpo anti-integrina α5 prolongó la supervivencia y mejoró el rendimiento motor [de los animales]", escribieron los investigadores, sugiriendo que las terapias dirigidas a la integrina podrían tratar la ELA.

El estudio, “La expresión elevada de la integrina α5 en células mieloides en áreas motoras en la esclerosis lateral amiotrófica es un objetivo terapéutico”, se publicó en PNAS. Fue un esfuerzo de colaboración entre Pasithea Therapeutics e investigadores de la Facultad de Medicina de Stanford, la Clínica Mayo y la Universidad de Ciencias y Salud de Oregón.

El año pasado, Pasithea utilizó un premio valorado en 1 millón de dólares australianos (alrededor de 660.000 dólares) de FightMND, una organización australiana sin fines de lucro que apoya la investigación de enfermedades, para avanzar en su trabajo sobre los anticuerpos anti-integrina como posibles tratamientos para la ELA.

La ELA ocurre cuando las neuronas motoras, las células nerviosas que controlan el movimiento voluntario, se dañan y mueren progresivamente. Sin neuronas motoras, los músculos se debilitan y se desgastan, lo que provoca síntomas de enfermedades como dificultad para caminar y respirar, dificultad para hablar y problemas para masticar y tragar.

Aunque se desconocen las causas exactas de la ELA, se cree que las células inmunitarias como la microglía y los macrófagos desempeñan un papel.

La microglía y los macrófagos trabajan para fagocitar y destruir células muertas, invasores dañinos y desechos. Si bien los macrófagos se pueden encontrar en varios tejidos fuera del cerebro, la microglía son las células inmunitarias residentes en el cerebro.

La microglía es importante para mantener la salud del cerebro y la médula espinal. Pero en la ELA se vuelven demasiado activos, provocando inflamación excesiva y daño a las neuronas motoras. Los macrófagos periféricos, aquellos que se encuentran fuera del cerebro, también participan en la progresión de la enfermedad.

"Las neuronas motoras son 'devoradas' por células llamadas macrófagos y microglia", dijo el Dr. Lawrence Steinman, neurólogo y profesor de la Facultad de Medicina de Stanford, en un intercambio de correo electrónico con ALS News Today. "Tenemos imágenes de estos 'grandes comedores' ingiriendo neuronas motoras".

Pero determinar exactamente cómo la inflamación daña las neuronas motoras es difícil, porque la microglía es muy diversa. Examinarlos uno por uno es crucial para comprender mejor la enfermedad.

En un estudio codirigido por Steinman, los investigadores utilizaron una técnica llamada citometría de masa unicelular, que utiliza anticuerpos etiquetados para observar células individuales, lo que les permite detallar las características de una célula con alta precisión.

Un análisis inicial utilizó un modelo de ELA en el que los ratones portan una versión mutada del gen SOD1 y desarrollan síntomas similares a los de los pacientes de ELA. Las mutaciones en este gen están relacionadas tanto con la ELA familiar como con formas de enfermedad esporádicas.

Los investigadores analizaron 78.293 células individuales aisladas de estos ratones, incluidas 21.250 células mieloides del cerebro y la médula espinal, un grupo de células inmunitarias que incluye la microglía. Los resultados mostraron que la integrina alfa-5 estaba presente en niveles elevados en las células mieloides de ratones con enfermedad en etapa avanzada, marcada por parálisis, pero no en ratones sanos.

Una integrina es un tipo de proteína que se encuentra en la superficie de las células y que les ayuda a unirse a las células cercanas. Estas proteínas también reciben y transmiten señales químicas que indican a las células cómo comportarse en respuesta a las señales de su entorno.

"Demostramos que una molécula particular [similar a un velcro] llamada integrina alfa-5 está presente en el sitio de la enfermedad en la ELA", dijo Steinman, quien también es cofundador y presidente de Pasithea.

En animales con ELA en etapa avanzada, hay considerablemente más microglíadieron positivo para la integrina alfa-5 en el asta ventral de la médula espinal, que alberga los cuerpos celulares de las neuronas motoras inferiores, que en ratones sanos (25,6% frente a 0,06%).

Se hizo una observación similar para los macrófagos que se encuentran a lo largo del nervio ciático (49,6% frente a 11,7%), un nervio largo que va desde la parte inferior de la espalda hasta las extremidades inferiores.

En particular, estas células positivas para integrinas produjeron niveles significativamente más altos de moléculas inflamatorias que sus contrapartes negativas para integrinas. Esto incluyó "niveles más altos de la citocina IL-6, que se sabe que participa en el reclutamiento de macrófagos hacia las neuronas", escribieron los investigadores.

Para determinar si estos hallazgos también eran válidos para las personas con ELA, los investigadores observaron muestras post mortem de 132 pacientes y las compararon con muestras de 10 individuos sanos.

La mayoría de estas muestras de pacientes (75%) tenían niveles notablemente más altos de microglía positiva para la integrina alfa-5. Estas células positivas generalmente se ubicaban cerca de las neuronas motoras y en regiones vacías donde anteriormente se encontraba una neurona motora.

"Aparecen en el lugar donde se destruyen las neuronas motoras", dijo Steinman.

“Es importante destacar que los hallazgos... muestran que los pacientes con ELA, independientemente del sexo, la edad, la duración de la enfermedad, el genotipo o el tratamiento, tenían consistentemente un aumento de las células microgliales positivas para la integrina α5, específicamente en áreas motoras dañadas, lo que sugiere que la modulación de las células inmunes positivas para la integrina α5 puede resultar eficaz. beneficioso para la ELA en una amplia gama de etiologías [factores causales] de ELA”, escribieron los investigadores.

Volviendo al modelo de ratón con ELA, los científicos probaron si un anticuerpo para bloquear la integrina alfa-5 podría aliviar las manifestaciones de la enfermedad y mejorar los resultados. Los ratones fueron tratados dos veces por semana, desde antes de que los síntomas aparecieran hasta una etapa tardía de la enfermedad.

Si bien los ratones tratados con el anticuerpo desarrollaron la enfermedad aproximadamente al mismo tiempo que los animales que recibieron un placebo, sus síntomas aparecieron más tarde y los ratones tratados vivieron significativamente más tiempo, "lo que coincide con el hecho de que la microglía/macrófagos desempeñan un papel importante en la progresión de la enfermedad de ELA, pero no en su inicio". ”, escribieron los científicos.

En una prueba de caminata sobre una viga, una medida de coordinación y equilibrio, los ratones tratados experimentaron menos resbalones y se movieron a través de la viga más rápido que los ratones placebo, lo que sugiere una mejor función motora. También mostraron "mejor salud general y síntomas reducidos".

"Estos resultados proporcionan datos novedosos sobre el papel y la distribución espacial de la integrina α5 en la ELA y proporcionan datos de eficacia del tratamiento con la integrina anti-α5 en el modelo de ratón [SOD1], el modelo preclínico de ELA de referencia", Tiago Reis Marques, MD, PhD , dijo el director ejecutivo de Pasithea Therapeutics, en un comunicado de prensa de la compañía.

"Creemos que este tratamiento puede usarse como monoterapia o en combinación con el estándar de atención existente tanto en la ELA esporádica como en la genética", dijo, y agregó que el trabajo de la compañía está en curso y tiene como objetivo "seleccionar el anticuerpo más optimizado como nuestro candidato principal más adelante". este año."

Del mismo modo, los investigadores observaron que cinco tratamientos aprobados para diferentes enfermedades se dirigen a las integrinas, lo que sugiere que podría valer la pena realizar un "ensayo clínico para probar la integrina α5 como objetivo farmacológico en la ELA".

"Estamos dedicados a desarrollar un tratamiento potencial para la ELA", dijo Steinman. "La idea básica es 'matar a los grandes comedores' antes de que maten la neurona motora".