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Articolo Ricevuto 25.02.07
Articolo Pubblicato 26.02.07
di Sara Marinelli e Flaminia Pavone
Istituto di Neuroscienze del CNR, Roma
Anno 4
Edizione Febbraio 2007
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MNAC13: un nuovo anticorpo monoclonale con proprietà analgesiche
ABSTRACT
The Nerve Grotwth Factor (NGF) is a multifunctional molecule involved in a
number of biological processes which plays an important role also in pain modulation.
We reported some original findings, recently published by the Proceedings of the National
Academy of Science USA (Ugolini et al, 2007), on the analgesic effects of the antibody
MNAC13, which was developed by the biotech company Lay Line Genomics.
MNAC13 is a monoclonal antibody directed against the tyrosine kinase receptor (TrkA)
of Nerve Growth Factor (NGF) for which function neutralising properties have been
clearly shown both in vitro and in vivo.
Its administration induces analgesic effects on both inflammatory and neuropathic pain
in animal models. These results are particularly relevant for understanding the
pathophysiological mechanisms underlying pain and indicate the TrkA receptor as
potential target for therapeutic application.
Lo studio del dolore, volto sia alla comprensione dei meccanismi neurochimici e
neurofisiologici coinvolti che alla scoperta di nuovi trattamenti farmacologici,
sta diventando un campo di indagine sempre più importante. Sebbene negli ultimi
anni siano state acquisite molte nuove conoscenze sui meccanismi fisiopatologici
alla base della percezione del dolore, passi in avanti devono ancora essere compiuti
per mettere a punto terapie farmacologiche innovative e mirate, in grado di
migliorare in modo significativo la condizione di vita dei pazienti affetti
dalle diverse sindromi algiche.
Il dolore è un fenomeno complesso e differenziato, che da una funzione indispensabile
di “campanello di allarme” può diventare una condizione cronica, rendendolo una
patologia a sé stante che invalida gravemente la vita di un individuo.
Il dolore cronico è ad oggi uno dei problemi di ordine sanitario di più difficile
soluzione; i farmaci analgesici attualmente in uso presentano limiti sia di efficacia
che di tollerabilità.
Tenendo presenti queste difficoltà, la ricerca di nuovi farmaci in grado di
colpire bersagli sempre più definiti e circoscritti lungo la via della neurotrasmissione
del dolore è uno degli obiettivi primari nell’affrontare la terapia del dolore.
La nostra ricerca ha individuato il complesso formato dal Fattore di Crescita Nervosa,
il Nerve Growth Factor, e dal suo recettore tirosin chinasi A (TrkA), come possibile
target su cui agire per inibire la trasmissione del dolore (Ugolini et al, 2007).
Il Nerve Growth Factor (NGF), il fattore di crescita nervosa scoperto dal premio Nobel
Rita Levi Montalcini (Levi-Montalcini, 1952), è una proteina della famiglia delle
neurotrofine, implicata in numerosi processi del sistema nervoso periferico e centrale
sia durante lo sviluppo che nella vita adulta (Levi-Montalcini, 1987).
L’ NGF gioca un ruolo importante anche nello sviluppo e nella sopravvivenza delle fibre
nervose nocicettive, come pure nella modulazione del dolore (Basbaum, 2001).
E’infatti implicato nella sequenza di eventi che dalle terminazioni sensoriali
trasmettono l’informazione nocicettiva al sistema nervoso centrale, permettendo
così all’organismo di percepire la sensazione dolorosa e mettere in atto una reazione
di difesa.
NGF viene trasportato per via retrograda dalle terminazioni al corpo cellulare dove
aumenta l’espressione di numerose proteine come la Sostanza P, canali ionici, canali
TRPV1, BDNF, molecole il cui ruolo nella modulazione del dolore è ampiamente
documentato (Aloe et al, 1994; Skaped, 2001; Massaad et al, 2004).
Dati sperimentali e clinici (vedi Tabella) hanno messo in evidenza come a seguito di
una condizione infiammatoria e/o di dolore vi sia un aumento di NGF endogeno e come,
in seguito alla somministrazione esogena di NGF, si riscontri iperalgesia,
cioè un aumento della sensibilità al dolore.
L’NGF per poter esercitare la sua azione si lega a due recettori, il recettore p75
della famiglia del Tumor Necrosis Factor (TNF) e il recettore TrkA, della famiglia delle
tirosinchinasi (Lewin and Barde, 1996; Bausbaum, 2001). Mentre il recettore 75 è comune
a tutte le neurotrofine, il recettore TrkA è specifico per l’NGF.
Una strategia di intervento per alleviare il dolore, visto il ruolo dell’NGF, è stata o
di bloccare l’NGF endogeno, o di intervenire sulla sequenza di eventi dovuti al legame
dell’NGF con il suo recettore. L’utilizzo di un anticorpo contro il recettore ha
potenziali vantaggi per la sua alta specificità, che può essere associata ad una
ridotta presenza di effetti collaterali.
NGF e DOLORE
Dati sperimentali
- L’NGF endogeno è:
- essenziale per lo sviluppo dei neuroni sensoriali di piccolo calibro durante
l’embriogenesi (Crowley et al. 1994)
- aumentato nei tessuti infiammati (Woolf et al. 1994; Oddiah et al. 1998)
- La somministrazione di NGF induce:
- sensitizzazione centrale e periferica (Dmitrieva&McMahon 1996; Rueff & Mendell
1996; Shu and Mendell 1999)
- iperalgesia in modelli animali (Lewin et al. 1993; Woolf et al. 1994; Andrew et
al. 1995)
- up-regulation di CGRP, SP, BDNF nei neuroni sensoriali (Lewin et al. 1992;Woolf et al. 1994)
Dati Clinici
- I livelli di NGF sono aumentati in alcune patologie:
- artrite (Halliday et al.1998)
- pistite (Lowe et al. 1997)
- prostatite (Miller et al. 2002)
- cefalee croniche (Sarchielli et al. 2001)
- La somministrazione di NGF induce iperalgesia (Petty et al. 1994; Dyck et al.1997)
Basandosi sui dati precedentemente descritti, sono stati condotti una serie di esperimenti
in cui è stato utilizzato un nuovo anticorpo monoclonale, MNAC13, sviluppato
dalla società biotecnologica Lay Line Genomics, che agisce legandosi al recettore
TrkA ed impedendo di conseguenza il legame dell’NGF con il suo recettore.
MNAC13 è un anticorpo monoclonale murino generato immunizzando dei topi appartenenti
al ceppo Balb/C con una particolare popolazione cellulare, 3T3, che sovraesprime il
recettore TrkA (Cattaneo et al, 1999).
La nostra ricerca è stata indirizzata inizialmente a verificare l’efficacia di MNAC13 nel
ridurre il dolore infiammatorio tramite il test della formalina, test ampiamente
utilizzato nell’ambito della sperimentazione animale (Duibuisson and Dennis, 1977),
con cui veniva valutata la risposta comportamentale allo stimolo doloroso in topi
appartenenti al ceppo CD1. In questo test viene valutato un dolore persistente di
tipo infiammatorio paragonabile al dolore postoperatorio riscontrabile nella pratica
clinica.
La capacità dell’anticorpo MNAC13 di ridurre la sensazione di dolore innalzando la
soglia nocicettiva è stata osservata a partire da una dose molto bassa dell’anticorpo,
45?g/kg. E’ stato osservata una maggiore efficacia quando l’anticorpo veniva somministrato
18 ore prima del test.
Inoltre l’anti-TrkA era in grado di indurre analgesia sia dopo somministrazione
locale per via sottocutanea che dopo somministrazione sistemica per via intraperitoneale,
dimostrando come l’MNAC13 sia svincolato dalla via di somministrazione.
Per completare il lavoro riguardo il possibile uso di questo anticorpo nella terapia
del dolore infiammatorio, ci è sembrato opportuno studiare gli effetti di MNAC13 come
associazione farmacologia con i più potenti farmaci analgesici conosciuti, gli oppiacei.
Gli oppiacei sono utilizzati da duemila anni per le loro forti proprietà anti-dolore ed
in molti casi rimangono ancora oggi l’unica soluzione terapeutica.
I recettori per gli oppiacei sono ampiamente diffusi nel sistema nervoso centrale.
Purtroppo però il loro prolungato utilizzo provoca pesanti effetti collaterali che
condizionano la vita dei pazienti sottoposti al trattamento.
Tolleranza, dipendenza, depressione respiratoria ed effetti sulla muscolatura liscia e
sul sistema immunitario hanno portato alla ricerca di possibili soluzioni alternative,
tra cui la possibilità di combinare dosi ridotte di oppiacei con altri farmaci.
E’ quindi questo il motivo che ci ha indotto a valutare l’interazione farmacologica di
MNAC13 con la morfina ed il fentanyl. Ancora una volta i risultati attesi sono stati
molto incoraggianti: utilizzando dosi inefficaci sia dell’anticorpo che dei due
oppioidi, in esperimenti diversi, si è riusciti ad avere un effetto analgesico
significativo con una combinazione dei due farmaci corrispondente all’effetto
analgesico indotto con un dosaggio doppio dell’oppioide.
Figura 1- Effetto analgesico indotto da MNAC13 (1,5 mg/kg) e dalla combinazione di
MNAC13 e morfina. I dati sono riportati come riduzione percentuale della risposta
al dolore rispetto agli animali di controllo che non avevano ricevuto il trattamento.
Il comportamento algico osservato nei topi come parametro di dolore è il licking: il
leccamento della zampa con infiammazione.
Figura 2 – Analgesia indotta da 8 somministrazioni sistemiche (frecce) di MNAC13 o salina (controlli)
dal giorno 3 (g3) al giorno 10 (g10).
Dopo aver verificato l’importanza di modulare il complesso NGF/TrkA per alleviare il dolore
infiammatorio, abbiamo voluto verificare la possibilità di ridurre anche il dolore cronico,
in particolare il dolore neuropatico.
Per questo tipo di dolore, che si riscontra per esempio nelle discopatie o nelle neuropatie
posterpetica e trigeminale, non vi è ancora una terapia efficace e priva di effetti collaterali.
Se l’NGF riveste un ruolo rilevante nell’induzione e nel mantenimento del processo infiammatorio,
ancora non è del tutto stabilito in che modo possa entrare in gioco nel dolore cronico.
I dati a tutt’oggi disponibili non sono sempre concordi.
La nostra ricerca ha messo in evidenza come l’anticorpo anti-TrkA sia efficace nell’alleviare il
dolore anche in un modello animale di dolore neuropatico (Fig.2). L’animale con la neuropatia presenta
il fenomeno dell’allodinia, caratteristico del dolore neuropatico,
cioè la percezione di uno stimolo neutrale come stimolo doloroso.
Risponderà sollevando la zampa a pressioni meccaniche che nell’animale di controllo non inducono
nessuna reazione.
E’ stato osservato come la somministrazione di MNAC13 abbia un duplice effetto: attenuazione del
dolore da un lato e veloce ripristino delle funzionalità dell’arto leso dall’altro, suggerendo
come l’NGF possa essere coinvolto nell’alterazione di diverse componenti coinvolte nella genesi
della neuropatia. Gli animali venivano iniettati per otto giorni con l’anticorpo e testati per 31 giorni.
Ciò che è stato dimostrato è che l’effetto analgesico dell’MNAC13 si protraeva ben oltre la fine del trattamento.
Inoltre l’anticorpo era in grado di ridurre non solo la sensazione algica, ma anche di accelerare
la riabilitazione dell’arto deficitario riducendo ad un mese circa un processo per il quale
normalmente sono richiesti tre mesi.
Concludendo, i dati sperimentali presentati mettono in evidenza l’importanza di proseguire le
ricerche sul recettore TrkA, e più in generale il complesso NGF/TrKA, nell’ambito dello studio d
el dolore, sia per la comprensione dei meccanismi molecolari e cellulari ad esso associati che
per lo sviluppo di nuove terapie farmacologiche.
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Autore: di Sara Marinelli e Flaminia Pavone
Istituto di Neuroscienze del CNR, Roma
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