La sclerosi laterale amiotrofica (SLA) potrebbe iniziare a lasciare tracce nel sangue anni prima che compaiano i primi sintomi. Segnali ancora invisibili al paziente, ma che raccontano una malattia già biologicamente avanzata. È proprio su questo che da oltre vent’anni si concentra il lavoro di Andrea Malaspina, neurologo e professore al Queen Square Institute of Neurology dell’University College di Londra. Il suo obiettivo è capire quando la SLA comincia davvero e se sia possibile intercettarne i primi segnali abbastanza presto da poter, un giorno, intervenire prima che il danno diventi evidente.

L’ultimo tassello arriva da uno studio pubblicato a luglio su Nature Medicine, in collaborazione con Mike Benatar dell’Università di Miami, e supportato da Pre-fALS (Pre-Symptomatic Familial ALS Study), progetto finanziato dai National Institutes of Health (NIH) statunitensi. 

I ricercatori hanno seguito per anni persone asintomatiche portatrici di varianti genetiche associate alla SLA, raccogliendo ben 516 campioni di plasma. Dall’analisi è emersa una firma di 19 proteine associata alla futura manifestazione clinica della malattia.

A caccia dei segnali nascosti della SLA

Il laboratorio di Malaspina è un punto d’incontro tra clinica, biologia e analisi dei dati. «Uso molto, e sempre di più, grandi collezioni di big data e poi la capacità di fare data mining, di tirare fuori un significato da questi dati», racconta.

Ad affiancarlo sono anche ricercatori più giovani, particolarmente esperti nell’utilizzo di queste tecnologie, all’interno di un ambiente fortemente internazionale. «Ci sono tanti italiani e tanti europei», spiega, anche se negli ultimi anni, tra visti e difficoltà nell’accesso ai finanziamenti, è diventato più complesso attrarre e soprattutto trattenere ricercatori.

Il lavoro di Malaspina comincia dai pazienti, portando in laboratorio le domande che nascono durante le visite, insieme ai campioni biologici raccolti nel tempo.

«L’obiettivo è trovare dei surrogati a livello molecolare che ci diano informazioni sul decorso della malattia e sulla capacità del corpo di modificarlo sulla base di resistenze innate. Per farlo, cerchiamo di sviluppare tecniche poco costose, accessibili per il paziente e utilizzabili su larga scala, individuando segnali molecolari che accompagnino la progressione della SLA».

Il ruolo del sistema immunitario

Nelle malattie neurodegenerative la progressione della malattia si vede attraverso i segni evidenti di disabilità motoria oppure cognitiva, ma è molto più difficile avere un’idea accurata di ciò che sta succedendo a livello della neurodegenerazione.

«Il problema, ma anche l’opportunità è che in queste malattie non è solo la cellula nervosa che muore. Con molta probabilità è un fenomeno più diffuso che coinvolge anche le cellule circostanti».

Alla base c’è anche il tema dell’incapacità dell’organismo, a un certo punto, di mantenere le proteine in una condizione consona alla normale attività funzionale e gestire la formazione di strutture anomale. E l’esempio più calzante è quello del sistema immunitario, che già in fase precoce inizia ad andare “in tilt”.

«Diverse evidenze dimostrano che il suo ruolo può cambiare durante la malattia – precisa Malaspina -. Potrebbe rappresentare una sorta di diga, una protezione rispetto allo sviluppo della neurodegenerazione, ma può diventare il contrario quando l’infiammazione diventa cronica, diventando esso stesso dannoso per la cellula».

Il “Santo Graal” della ricerca: i biomarcatori

«Le associazioni più forti tra le modificazioni molecolari e l’evoluzione clinica della malattia si sono tradotte in biomarcatori come, per esempio, i neurofilamenti leggeri».

Si tratta di proteine strutturali presenti nei neuroni e la cui importanza era emersa nel 2018, in uno studio pubblicato sugli Annals of Neurology, che ha consentito progressi significativi nella diagnosi precoce e nella stratificazione clinica della SLA. Quel lavoro, tre anni fa, è valso a Malaspina il quinto premio internazionale annuale Sean M. Healey per l’innovazione nella SLA durante il 34° Simposio Internazionale sulla ALS/MND (Amyotrophic Lateral Sclerosis/Motor Neurone Disease), tenutosi a Basilea.

«C’è poi lo sviluppo di biomarcatori meccanicistici – aggiunge – come nel sistema immunitario, per esempio, nei quali il segnale ti dà anche un’idea di quello che succede nello svilupparsi della patologia. L’idea è arrivare a identificare gli individui a rischio, seguirli nella loro fase asintomatica, capire quando la malattia parte e trattarli, se si ha un farmaco adeguato».

A quasi dieci anni di distanza, un nuovo studio che guarda ancora più indietro

«Abbiamo arruolato persone che donavano campioni di fluidi biologici e ogni sei mesi venivano sottoposte a esami clinici, imaging e studi neurofisiologici, a partire dal momento in cui venivano identificate come portatrici della mutazione. Alcune sono state seguite per dieci, quindici anni prima di sviluppare la malattia».

Grazie alla sequenza di campioni raccolti quando i partecipanti erano ancora asintomatici, era possibile, in un certo senso, tornare indietro nel tempo e ricostruire i cambiamenti biologici avvenuti prima dell’esordio. Tra il 2018 e il 2019 il gruppo ha utilizzato i primi test ad alta sensibilità per misurare i livelli di neurofilamenti nei campioni di plasma e liquido cerebrospinale raccolti e conservati negli anni.

«Abbiamo visto che i neurofilamenti incominciano ad aumentare in maniera significativa in un periodo di due-tre anni prima che la malattia diventi conclamata, cioè in una fase che noi chiamiamo prodromica, prima della comparsa dei sintomi».

Dalla scoperta dei neurofilamenti al trial sul Tofersen

Caso vuole che proprio in quello stesso periodo fosse in corso lo studio clinico su Tofersen, una terapia sviluppata per le forme di SLA associate a mutazioni del gene SOD1 (SuperOxide Dismutase 1), e la cui efficacia è stata identificata molto probabilmente grazie all’uso dei neurofilamenti.

«Il trial era stato pianificato su un periodo molto breve, di sei mesi, e nella fase iniziale non si vedeva ancora un segnale clinico di miglioramento. Nei pazienti che prendevano Tofersen, però, i livelli dei neurofilamenti si abbassavano. Le autorità regolatorie hanno preso in considerazione il segnale ottenuto sulla base dei neurofilamenti che decrescevano, che ha contribuito al percorso successivo di sviluppo della terapia, tra le poche in grado di rallentarne la progressione».

Con i portatori presintomatici, invece, il principio può essere utilizzato nella direzione opposta: non osservare la diminuzione dei neurofilamenti dopo una terapia, ma intercettarne l’aumento come possibile segnale dell’ingresso nella fase prodromica.

516 campioni e migliaia di proteine

I neurofilamenti, tuttavia, riflettono soprattutto la perdita assonale. Da soli non riescono a raccontare tutta la complessità biologica che precede la SLA e presentano limiti nella capacità di prevedere il passaggio dalla fase presintomatica a quella manifesta (fenoconversione), in particolare in alcune persone con forme a progressione più lenta.

Il nuovo studio ha quindi allargato il campo di osservazione. I ricercatori hanno analizzato 516 campioni longitudinali di plasma, utilizzando tecniche di proteomica che permettono di misurare contemporaneamente migliaia di proteine a partire da piccole quantità di sangue. Attraverso la piattaforma Olink Explore, sono stati così esaminati circa 5.400 target proteici ed emerso un nucleo di 19 proteine che, insieme, hanno mostrato una capacità predittiva superiore a quella di un singolo biomarcatore.

Questo, però, non significa avere già a disposizione un esame del sangue capace di stabilire se e quando una persona svilupperà la SLA.

«Bisogna pensare ai pazienti portatori di queste mutazioni e capire quale possa essere l’applicabilità del pannello. Il fatto di poter misurare i livelli di queste proteine e avere un segnale che dica che la malattia inizierà fra tre, quattro, sette o otto anni è ancora qualcosa di abbastanza remoto».

Proteomica, «una goccia nel mare»

Poter osservare migliaia di proteine contemporaneamente rappresenta un salto tecnologico importante, ma porta con sé nuovi limiti. Il primo riguarda la sensibilità, perché «più biomarker si analizzano contemporaneamente, più si perde la sensibilità della metodica».

C’è poi da considerare che piattaforme come quella utilizzata nello studio misurano un insieme predefinito di proteine conosciute. Ma ciò rappresenta soltanto una parte della complessità del proteoma, perché «ciascuna ha modificazioni post-traduzionali, una struttura secondaria, terziaria e così via. Le potenziali modificazioni sono infinite».

Prima che questa firma proteica possa diventare uno strumento clinico serviranno altri passaggi, tra cui la necessità di replicare i risultati in una coorte longitudinale indipendente e comparabile. La sfida più grande resta trasferire ciò che si sta imparando dalle forme geneticamente determinate alla maggioranza dei casi di SLA, nei quali non esiste una singola mutazione nota che permetta di identificare in anticipo le persone a rischio.

«Non siamo ancora davanti a un test del sangue capace di prevedere la SLA nella popolazione generale, ma poter osservare nel sangue segnali associati alla futura manifestazione della SLA significa spostare indietro la finestra attraverso cui guardiamo la malattia».