Finanziato da Parent Project aps, il progetto coordinato da Giuseppina Caretti è uno dei quattro che ha ricevuto, attraverso il bando per la ricerca 2018, la tipologia di finanziamento detta Fast Track di importo di 20.000€. Il progetto è iniziato a luglio del 2019 e ha una durata di due anni. Precedenti studi del gruppo di ricerca hanno dimostrato che la somministrazione degli inibitori BET migliora la funzionalità e lo stato del muscolo in un modello per la distrofia muscolare di Duchenne (il topo mdx). L’obiettivo è capire se gli inibitori BET riducono la fibrosi nel modello di topo mdx e se il trattamento vada a influenzare l’azione delle cellule pre-fibrotiche. Gli inibitori BET sono una classe di farmaci che bloccano una famiglia di proteine contenenti bromodomini e domini extra-terminali (BET)
La distrofia muscolare di Duchenne (DMD) colpisce 1 su 5000 maschi nativivi.. L’identificazione di nuovi bersagli molecolari coinvolti nella progressione della patologia è importante per individuare nuovi trattamenti e terapie efficaci.BRD4 è un fattore epigenetico che modula l’attivazione di molti geni invari tessuti. Diverse molecole che bloccano l’azione di BRD4 sono attualmente allo studio in trial clinici per diverse patologie neoplastiche.
In uno studio precedente, abbiamo mostrato come uno degli inibitori per la proteina BRD4, JQ1, sia in grado di prevenire l’atrofia muscolare e di ridurre i livelli di infiammazione, in un modello animale in cui l’atrofia muscolare è indotta dalla presenza di tumore. A partire da questi dati e dall’osservazione che i livelli di BRD4 aumentano nei muscoli di pazienti DMD e in muscoli del modello mdx, abbiamo deciso di studiare il ruolo di BRD4 nel muscolo distrofico e di valutare l’effetto del trattamento con JQ1 sulla fisiopatologia del muscolo mdx.
Nei muscoli dei topi mdx trattati con la molecola JQ1 abbiamo osservato un miglioramento morfologico e il ripristino di alcuni processi soppressi nel muscolo mdx, quali per esempio l’autofagia (è un percorso catabolico che permette alle cellule di eliminare rapidamente strutture indesiderate che vengono a formarsi al loro interno).
Le alterazioni nel metabolismo delle specie reattive dell’ossigeno (i radicali liberi ROS) sono un evento precoce nell’insorgenza della DMD e sono strettamente collegate a infiammazione, fibrosi e necrosi nel muscolo scheletrico. Di recente è stata evidenziata anche una relazione causale tra aumento dei ROS e il blocco dell’autofagia nel muscolo mdx.
Studiando i livelli di ROS, abbiamo osservato che il trattamento con JQ1 riduce lo stress ossidativo nei muscoli dei topi mdx. Analogamente, JQ1 limita la produzione di ROS anche in un modello in vitro, in cui lo stress ossidativo è indotto dal trattamento con acqua ossigenata.
Ripristinando il metabolismo dei ROS, l’inibizione di BRD4 migliora anche alcuni caratteri distintivi del muscolo distrofico, riducendo infiammazione e fibrosi, e ripristinando l’autofagia.
Nel complesso questi eventi si traducono anche in un effetto benefico sulla funzione muscolare del topo, migliorando la resistenza nella corsa su tapis roulant e la performance in altri test funzionali.
Da un punto di vista molecolare, abbiamo osservato che BRD4 attiva l’espressione di alcune subunità della NADPH ossidasi, un complesso enzimatico chiave nella produzione dei ROS nel muscolo.
L’associazione diretta di BRD4 alle regioni regolatrici delle subunità della NADPH ossidasi aumenta nel muscolo mdx e induce alti livelli di espressione di questo complesso enzimatico. Al contrario, il trattamento con JQ1 riduce i trascritti delle subunità NADPH ossidasi, sia nel muscolo mdx che in mioblasti immortalizzati di pazienti DMD.
I nostri dati evidenziano nuove funzioni della proteina BRD4 nel muscolo scheletrico distrofico e incoraggiano ulteriori studi con inibitori di BRD4 attualmente impiegati nell’uomo, che potrebbero rappresentare un nuovo approccio adiuvante nel miglioramento della fisiopatologia della DMD.