Ricerca & Sviluppo
Elettro Gene Transfer (EGT)
L’ELECTRO GENE TRANSFER (EGT) consiste nel trasferimento di materiale genetico (acidi nucleici, plasmidi) all’interno delle cellule mediante l’applicazione di impulsi elettrici.
Gli impulsi elettrici in modalità EGT svolgono una duplice funzione:
- Elettroporazione delle cellule bersaglio
- Trasporto elettroforetico del materiale genetico attraverso la membrana cellulare
Una volta all’interno della cellula, l’acido nucleico darà origine ad una o più proteine che produrranno l’effetto terapeutico o profilattico desiderato.
I principali ambiti di applicazione dell’EGT sono:
Malattie infettive
Malattie oncologiche
Malattie Genetiche
L’efficienza di trasferimento del materiale genico è influenzato sia dalle sue caratteristiche (peso molecolare, DNA, RNA) che da quelle del tessuto in cui viene iniettato (derma, muscolo, nodulo tumorale).
IGEA ha sviluppato due distinti generatori di impulsi per veicolare in modo efficiente acidi nucleici all’interno delle cellule:
- Genedrive dedicato alle sperimentazioni pre-cliniche in-vitro e in-vivo
- Cliniporator ® FULL, approvato per l’utilizzo nell’uomo
Entrambi i generatori consentono all’utente di personalizzare i protocolli elettrici variando l’ampiezza, la durata e la frequenza degli impulsi al fine di ottimizzare il trasferimento dell’acido nucleico.
Prodotti
Adaptive Electroporation Technologies
GENEDRIVE
GENEDRIVE è un dispositivo flessibile che consente all’utente di personalizzare i parametri elettrici ottimizzando il trasferimento di materiale genico. Caratteristiche:
- Generatore di impulsi (numero, ampiezza, frequenza, durata e tipologia modificabili dall’utente)
- Touch screen
- Flessibilità (accessori dedicati)
- Precisione (compatibile con E-gun garantisce iniezione al centro del volume di elettroporazione)
CLINIPORATOR FULL
l CLINIPORATOR® FULL permette di selezionare i parametri elettrici in modo semplice e intuitivo. Caratteristiche:
- Generatore di impulsi (protocolli ECT e EGT in unico dispositivo)
- Touch screen
- Flessibilità
- Misura in tempo reale (restituisce immediatamente all’utente un feedback sull’efficacia dell’elettroporazione)
VACCINAZIONI AD ACIDI NUCLEICI
Inoculazione nei tessuti per ottenere la risposta immunitaria
Cliniporator FULL
Consente l’iniezione del materiale genetico e l’erogazione degli impulsi elettrici sia nel muscolo che nel derma.
Elettrodo E-gun
Inietta il materiale genetico ed eroga sequenze di impulsi elettrici con un’unica e semplice procedura.
Impulsi Elettrici
Provocano la formazione di pori transienti sulla membrana cellulare che consentono l’ingresso dell’acido nucleico nella cellula.
Cellula
Inizia a produrre la proteina codificata dal materiale genico introdotto entro pochi giorni dall’iniezione.
VANTAGGI:
Efficienza
- Attivazione della risposta immunitaria umorale e cellulo-mediata.
- L’infiammazione locale indotta dagli impulsi elettrici fornisce un effetto adiuvante.
Sicurezza
La vaccinazione ad acidi nucleici, a differenza dei vaccini tradizionali che utilizzano agenti patogeni vivi attenuati o inattivati, non utilizza alcun agente infettivo, evitando pertanto il rischio di un potenziale ritorno alla virulenza.
Rapidità di Sviluppo
In pochi mesi dal laboratorio alla clinica.
Semplicità del Processo Produttivo
- Produzione e formulazione rapida.
- Processi di produzione su larga scala e di purificazione altamente riproducibili.
Stabilità di Stoccaggio e Spedizione
- Termostabile.
- Non richiede la catena del freddo.
RICERCA
I principali ambiti di applicazione dell’EGT sono:
MALATTIE INFETTIVE
COVID-19
IGEA è attualmente coinvolta nello sviluppo di due vaccini a DNA anti SARS-CoV-2 che verranno somministrati mediante elettroporazione. Fornisce inoltre la tecnologia per l’iniezione di un terzo vaccino CORVax-12 attualmente in fase di sperimentazione sull’uomo negli Stati Uniti.
- Opencorona
Il progetto OPENCORONA “Rapid vaccine development through Open novel Corona Virus Vaccine Platform” è stato finanziato dalla Commissione Europea nell’ambito del bando SC1-PHE-CORONAVIRUS-2020.
Il progetto è coordinato dal Prof. Matti Sällberg del Karolinska Institutet di Stoccolma e vede la partecipazione di IGEA come partner industriale.
Nel progetto OPENCORONA, IGEA è responsabile della tecnologia di elettroporazione impiegata per il trasferimento di una parte del genoma del virus all’interno delle cellule al fine di fare esprimere un pool di proteine virali capaci di attivare una forte risposta immune contro il virus SARS-CoV-2.
Il progetto è attualmente in fase di sperimentazione pre-clinica, lo studio clinico di fase I/II è previsto nella seconda metà del 2021.
https://ki.se/en/research/opencorona
- Covid-eVax
Covid-eVax è un vaccino a DNA diretto contro la proteina Spike del virus SARS-CoV-2, responsabile della patologia COVID-19.
Negli studi pre-clinici in modelli animali, Covid-eVax ha indotto una risposta immunitaria paragonabile a dieci volte quella osservata nel sangue di pazienti guariti dal COVID-19.
Il vaccino è attualmente in fase I/II di sperimentazione clinica.
Covid-eVax sarà un vaccino interamente concepito, sviluppato e prodotto da aziende italiane.
https://www.linkedin.com/company/takis/
- CORVax12
CORVax12 è l’unico vaccino a DNA vaccine che utilizza un immuno-stimolante per promuovere la risposta del sistema immunitario contro il virus SARS-CoV-2. Il CORVax12 combina la somministrazione del TAVO™ (plasmide per IL-12) con quella di DNA che codifica per la proteina virale spike o la glicoproteina “S” al fine di aumentare l’immunogenicità del costrutto sviluppato presso il National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID) Vaccine Research Center. CORVax12 è stato progettato per indurre una risposta vaccinale coordinata, capace di stimolare sia l’immunità umorale che quella cellulo-mediata. Questo approccio combinato ha il potenziale per generare una robusta risposta antivirale.
Il vaccino è attualmente in fase di sperimentazione clinica in USA.
Immunoterapia contro virus dell’Epatite B (HBV)
Studi pre-clinici hanno dimostrato che il vaccino a DNA contro la proteina PreS1 di HBV è efficace nel bloccare l’ingresso di HBV negli epatociti. Il vaccino a DNA somministrato tramite elettroporazione induce la formazione di anticorpi e cellule T specifici contro HBV. Gli anticorpi anti-HBV proteggono dall’infezione in un modello animale rappresentativo della patologia umana.
MALATTIE ONCOLOGICHE
TUMORI
Farmaci anti-tumorali a base di DNA sono annoverati a pieno titolo come nuova frontiera nel campo della terapia oncologica.
Le tecnologie per l’elettroporazione di IGEA vengono utilizzate per la somministrazione delle seguenti terapie anti-tumorali a base a di DNA:
Vaccini anti-tumorali
I vaccini a DNA contro il cancro rappresentano una strategia molto promettente per indurre una risposta immunitaria specifica e duratura contro gli antigeni tumorali.
Vaccinazione anti-TERT
Studi pre-clinici sul linfosarcoma a cellule B nel cane hanno dimostrato che il vaccino a DNA che ha come bersaglio l’enzima telomerasi è efficace nell’attivare una risposta immunitaria specifica contro il tumore e, in associazione con protocolli standard di chemioterapia, aumenta significativamente la sopravvivenza degli animali trattati.
Terapie immuno-modulatorie
Consistono nella somministrazione di acidi nucleici che codificano per citochine o fattori in grado di modulare la risposta immunitaria allo scopo di stimolare il sistema immunitario del paziente a riconoscere e attaccare il cancro.
Numerosi studi preclinici e risultati preliminari di studi clinici (trial di fase 2b KEYNOTE-695 per il melanoma metastatico e trial di fase 2 KEYNOTE-895 per il carcinoma della mammella triplo negativo) hanno dimostrato come le terapie immuno-modulatorie (in particolare la terapia basata sull’IL-12, TAVOTM) possano essere una soluzione efficace nel controllo della malattia metastatica. Il trattamento può essere somministrato sia localmente, iniezioni intratumorali nei noduli accessibili, che a livello intramuscolare con intento terapeutico di carattere sistemico.
Anticorpi monoclonali
Una sequenza di DNA specifica viene somministrata direttamente nelle cellule al fine di permettere la sintesi endogena di anticorpi monoclonali che attaccano il tumore o aumentano l’efficacia del sistema immune.
Uno studio pre-clinico eseguito nelle pecore dimostra che l’elettroporazione è un metodo efficace per veicolare plasmidi che codificano per anticorpi monoclonali (pOVAC, codificante per anticorpo monoclonale anti-CEA ovino e pOVAE, codificante per anticorpo monoclonale anti-EGFR ovino). L’EGT consente di ottenere livelli sierici anticorpali sufficienti ad esercitare un effetto terapeutico.
Geni terapeutici
L’elettroporazione consente di veicolare all’interno delle cellule il DNA che codifica per proteine che esercitano un effetto terapeutico anti-tumorale.
Due studi clinici di fase I hanno dimostrato la sicurezza, fattibilità e tollerabilità del trasferimento mediante elettroporazione di DNA codificante per il peptide anti-angiogenico AMEP (Antiangiogenic MEtargidin Peptide) in pazienti affetti da melanoma metastatico o da tumori solidi in stadio avanzato.
MALATTIE GENETICHE
Le malattie genetiche sono causate da una o più anomalie del genotipo, quali mutazioni dei geni o alterazioni dei cromosomi. Molte malattie genetiche sono il risultato di cambiamenti genetici che sono presenti in ogni cellula del corpo. Di conseguenza, questi disturbi spesso colpiscono molti sistemi dell’organismo e la maggior parte non può essere curata. In alcuni casi, sono disponibili approcci per trattare o gestire alcuni dei segni e dei sintomi associati a tali patologie. Un potenziale approccio curativo per le malattie genetiche è la terapia genica, che consiste nella sostituzione del gene mutato con il gene normale.
Tra le malattie genetiche più comuni si annoverano: Fibrosi cistica, Corea di Huntington, Sindrome di Down, Distrofia muscolare di Duchenne e Anemia a cellule falciformi.
Glicogenosi di Tipo 3
La Glicogenosi di tipo 3 è una malattia genetica rara (incidenza 1/100.000 nati) causata da una mutazione del gene Agl. Tale mutazione provoca l’insorgenza di una malattia metabolica dovuta al deficit di uno degli enzimi coinvolti nella degradazione del glicogeno, che si manifesta con l’accumulo di glicogeno in diversi organi, tra cui fegato e muscoli. Le principali manifestazioni cliniche sono disfunzione epatica e miopatia.
IGEA collabora con l’ENEA (Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile) per lo sviluppo di una terapia genica sicura e a basso costo per la Glicogenosi di tipo 3 (GSDIII). In collaborazione con la Dr.ssa Franconi del Laboratorio Tecnologie Biomediche, ENEA, verrà sviluppata una terapia genica che consiste nel trasferimento del gene “normale” mediante elettroporazione nelle cellule muscolari del paziente.
https://www.enea.it/it/Stampa/news/ricerca-enea-brevetta-nuovo-composto-per-il-trattamento-di-una-malattia-genetica-rara
EVIDENZE SCIENTIFICHE
Malattie infettive
- Blocking entry of hepatitis B and D viruses to hepatocytes as a novel immunotherapy for treating chronic infections. Maravelia P, Frelin L, Ni Y, Pérez NC, Ahlén G, Jagya N, Verch G, Verhoye L, Pater L, Johansson M, Pasetto A, Meuleman P, Urban S, Sällberg M. J Infect Dis. 2020 Jan 29. pii: jiaa036.
- High-efficiency gene transfer into skeletal muscle mediated by electric pulses. Mir LM, Bureau MF, Gehl J, Rangara R, Rouy D, Caillaud JM, Delaere P, Branellec D, Schwartz B, Scherman D. Proc Natl Acad Sci U S A. 1999 Apr 13;96(8):4262-7.
- Efficiency of High- and Low-Voltage Pulse Combinations for Gene Electrotransfer in Muscle, Liver, Tumor, and Skin. F.M. André, J. Gehl, G. Sersa, V. Préat, P. Hojman, J. Eriksen, M. Golzio, M. Cemazar, N. Pavselj, M.-P. Rols, D. Miklavcic, E. Neumann, J. Teissié, and L.M. Mir. HUMAN GENE THERAPY 19:1261–1271, 2008.
- Cancer electrogene therapy with interleukin-12. Maja Cemazar, Tomaz Jarm, Gregor Sersa. Curr Gene Ther 2010 Aug;10(4):300-11.
- Halting angiogenesis by non-viral somatic gene therapy alleviates psoriasis and murine psoriasiform skin lesions. John R. Zibert, Katrin Wallbrecht, Margarete Schön, Lluis M. Mir, Grete K. Jacobsen, Veronique Trochon-Joseph, Céline Bouquet, Louise S. Villadsen, Ruggero Cadossi, Lone Skov, and Michael P. Schön. J Clin Invest. 2011;121(1):410–421.
- IL-12 based gene therapy in veterinary medicine. Darja Pavlin, Maja Cemazar, Gregor Sersa, and Natasa Tozon. J Transl Med. 2012; 10: 234.
- Gene electrotransfer of plasmid antiangiogenic metargidin peptide (AMEP) in disseminated melanoma: safety and efficacy results of a phase I first-in-man study. Spanggaard I1, Snoj M, Cavalcanti A, Bouquet C, Sersa G, Robert C, Cemazar M, Dam E, Vasseur B, Attali P, Mir LM, Gehl J. Hum Gene Ther Clin Dev. 2013 Sep;24(3):99-107.
- Safety and Efficacy of a Genetic Vaccine Targeting Telomerase Plus Chemotherapy for the Therapy of Canine B-Cell Lymphoma.Alessandra Gavazza, George Lubas, Arthur Fridman, Daniela Peruzzi, Joseph A. Impellizeri, Laura Luberto, Emanuele Marra, Giuseppe Roscilli, Gennaro Ciliberto, and Luigi Aurisicchio. HUMAN GENE THERAPY 24:728–738, 2013.
- Gene therapy for patients with advanced solid tumors: a phase I study using gene electrotransfer to muscle with the integrin inhibitor plasmid AMEP. Spanggaard I, Dahlstroem K, Laessoee L, Hansen RH, Johannesen HH, Hendel HW, Bouquet C, Attali P, Gehl J. Acta Oncol. 2017 Jul;56(7):909-916.
- Tel-eVax: a genetic vaccine targeting telomerase for treatment of canine lymphoma.Joseph A. Impellizeri, Alessandra Gavazza, Eliana Greissworth, Anna Crispo, Maurizio Montella, Gennaro Ciliberto, George Lubas and Luigi Aurisicchio. J Transl Med (2018) 16:349.
- Bridging the Clinical Gap for DNA-Based Antibody Therapy Through Translational Studies in Sheep. Hollevoet K, De Vleeschauwer S, De Smidt E, Vermeire G, Geukens N, Declerck P. Hum Gene Ther. 2019 Nov;30(11):1431-1443.

