Titolo della tesi: Evaluation of the preventive and therapeutic administration of an inhibitor of the Thioredoxin - Thioredoxin Reductase (Trx-TrxR) enzyme complex (Ebselen) in human botulism
Background: Il botulismo è una grave malattia neuroparalitica causata dalle neurotossine botuliniche (BoNTs), che agiscono nel citosol delle cellule nervose tagliando specificamente le proteine del complesso SNARE, bloccando così il rilascio dell’acetilcolina contenuta nelle vescicole sinaptiche. Ne consegue una neuroparalisi di tipo flaccido che può condurre a morte per paralisi respiratoria. Le BoNTs sono state classificate dal Centro per il controllo e la prevenzione delle malattie di Atlanta (CDC) nella categoria A degli agenti di possibile uso bioterroristico. Ad oggi non sono disponibili adeguate terapie che possano prevenire l’effetto delle BoNTs e l’unica terapia utilizzabile è post-espositiva, basata sulla somministrazione di antisieri specifici correlati al sierotipo coinvolto. Tuttavia, la somministrazione di tali antisieri induce reazioni di ipersensibilità individuali e richiede lunghi tempi di preparazione. Lo studio del meccanismo d’azione molecolare delle tossine botuliniche ha permesso la definizione di nuove strategie per lo sviluppo di approcci farmaceutici efficaci. Studi preclinici evidenziano che la riduzione del ponte disolfuro viene effettuata dal sistema redox Tioredossina -Tioredossina Reduttasi (Trx-TrxR) localizzato sulla superficie citosolica delle vescicole sinaptiche. L’individuazione di questo meccanismo ha portato all’identificazione di inibitori della Trx e della TrxR, in particolare dell’Ebselen, che si è dimostrato essere molto potente nel prevenire la paralisi causata dalle BoNTs. Per questo motivo, il sistema Trx–TrxR rappresenta un nuovo potenziale bersaglio terapeutico per eventuali sviluppi farmacologici.
Metodi: Il progetto ha incluso evidenze precliniche con attività di sviluppo traslazionale e clinico. In particolare, studi preclinici che dimostrano l’efficacia dell’Ebselen nel prevenire la neuroparalisi indotta da BoNT, sono stati utilizzati per supportare la traslazione clinica. Sulla base di tali evidenze, è stato progettato un protocollo per uno studio clinico di fase I/II randomizzato, in doppio cieco, controllato con placebo, in volontari sani, utilizzando un modello di challenge umano basato sull’iniezione di neurotossina botulinica di tipo A (BoNT/A) nel muscolo estensore breve delle dita (extensor digitorum brevis, EDB). Gli effetti farmacodinamici saranno valutati mediante misurazioni elettrofisiologiche del potenziale d’azione muscolare composto (CMAP). Per consentire l’avvio dello studio clinico, il progetto ha incluso la valutazione del principio attivo (API) e della produzione del medicinale sperimentale (IMP) in conformità alle Good Manufacturing Practice (GMP). Inoltre, gli aspetti regolatori ed etici sono stati affrontati secondo le Good Clinical Practice (GCP), il Regolamento Europeo sulle sperimentazioni cliniche (UE n. 536/2014) e i requisiti del CTIS, inclusa la preparazione per la sottomissione al Comitato Etico. Per garantire la corretta conduzione dello studio, sono stati coinvolti nella sperimentazione una Contract Research Organization (CRO) e un centro clinico autorizzato alla conduzione di studi clinici di Fase I sull’uomo.
Risultati: L’efficacia dell’Ebselen nell’inibire la neuroparalisi indotta da BoNT attraverso diversi sierotipi mediante il blocco del sistema Trx–TrxR è supportata da studi preclinici. Inoltre, studi clinici pregressi hanno evidenziato un profilo di sicurezza e tollerabilità favorevole nell’uomo. Tali dati rappresentano un elemento chiave in quanto riducono l’incertezza traslazionale e supportano la fattibilità di uno studio clinico nella nuova indicazione. Il protocollo dello studio clinico è stato sviluppato con successo, integrando endpoint di sicurezza, farmacocinetica e farmacodinamica esplorativa all’interno di un disegno adattativo. L’EDB si conferma riproducibile e sensibile per rilevare effetti farmacodinamici negli studi di fase precoce; inoltre, il CMAP risulta idoneo per la valutazione elettrofisiologica della trasmissione neuromuscolare nel EDB. Alla luce di questi presupposti, è stato avviato il processo di sottomissione regolatoria alle autorità competenti per ottenere l’autorizzazione all’avvio dello studio clinico di fase I/II su volontari sani.
Conclusioni: Questo studio dimostra la fattibilità della traduzione delle conoscenze meccanicistiche sull’attivazione delle BoNT nello sviluppo clinico precoce di una nuova strategia terapeutica “host-directed”. L’Ebselen rappresenta un candidato promettente per il trattamento del botulismo, con potenziali vantaggi rispetto alle attuali terapie basate su antitossine, tra cui una più ampia applicabilità ai diversi sierotipi di BoNTs. Inoltre, questo progetto fornisce un quadro traslazionale completo per lo sviluppo di contromisure mediche contro neurotossine ad alto impatto.