Topi distrofici curati con l'editing genetico

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In topi di laboratorio, la tecnica CRISPR/Cas9 ha consentito di correggere il difetto genetico all’origine della distrofia, con un recupero evidente dei livelli di distrofina e della funzionalità del cuore e dei muscoli scheletrici(red)

Nuovo, ennesimo successo per la tecnica di editing genetico CRISPR/Cas9, anche se ottenuto per ora solo sui topi di laboratorio. Jeffrey Chamberlain e colleghi dell’Università di Washington a Seattle, autori di un articolo apparso sulla rivista “Nature Communications” l’hanno infatti utilizzata per correggere il difetto genetico all’origine della distrofia muscolare nei roditori, un modello animale della malattia di Duchenne che colpisce gli esseri umani.

Topi distrofici curati con l'editing genetico

La distrofia muscolare di Duchenne è la forma più frequente di distrofia, responsabile del 50 per cento circa di tutte le forme di questa malattia neuromuscolare, dovuta alla mancanza della distrofina, fondamentale per il funzionamento dei muscoli scheletrici e del cuore.

La sua origine è genetica: si eredita infatti come carattere recessivo, dovuto alla mutazione di un gene che si trova sul cromosoma X. Dato che i soggetti di sesso maschile hanno una sola copia di questo cromosoma, la presenza del gene per la distrofina mutato si traduce nella forma franca della malattia, che ha un decorso rapido e fortemente invalidante. I soggetti di sesso femminile con un gene mutato possono invece sopperire almeno in parte al fabbisogno di distrofina con il gene sano che si trova sull’altra copia del cromosoma X. Di conseguenza, o sono portatrici sane, oppure, in una piccola percentuale di casi, sono portatrici manifeste e sono affette da una forma lieve.

La possibilità di correggere i difetti genetici si è enormemente ampliata negli ultimi anni grazie alla CRISPR/Cas9, una tecnica che sfrutta un complesso enzimatico utilizzato naturalmente dai batteri per tagliare singoli filamenti del DNA e difendersi dai fagi invasori, cioè da virus che inseriscono il proprio patrimonio genetico in quello del batterio infettato per sfruttarne il macchinario cellulare e replicarsi.

L’obiettivo dei ricercatori è arrivare a una tecnica talmente sofisticata e maneggevole da consentire un uso terapeutico, anche se la strada è ancora lunga. Nel caso della distrofia muscolare di Duchenne, il compito è particolarmente arduo perché le possibili mutazioni sono migliaia, e occorre quindi un metodo di editing estremamente flessibile.

Più nello specifico, gli studi hanno dimostrato che il gene della distrofina è formato da 79 parti codificanti, o esoni, intervallate da piccole parti non codificanti, gli introni, che hanno una funzione di regolazione. Il problema è che per interferire con la corretta produzione della proteina basta una mutazione a carico di uno solo degli esoni coinvolti.

In ogni caso, sono già stati compiuti i primi passi con studi in vitro sia su linee germinali di cellule di topo sia su cellule staminali ottenute da pazienti umani. Inoltre, lo scorso anno un gruppo di ricercatori è riuscito a frenare il degrado muscolare in topi distrofici, eliminanado con CRISPR/Cas9 l’intero esone 23 mutato.

Esistono però mutazioni più complicate, che non permettono di ricorrere alla semplice rimozione dell’esone difettoso: è il caso dell’esone 53, affrontato da Chamberlain e colleghi, che richiede l’eliminazione di una più ampia sezione del gene, che comprenda almeno anche il vicino esone 52. Le funzionalità della proteina che verrebbe  prodotta dopo questa operazione però non sono prevedibili, anche a causa dell’eliminazione di elementi regolatori interposti fra i due esoni. La soluzione ideale sarebbe la sostituzione dell’intero gene difettoso con uno normale inserito mediante un vettore virale, ma le dimensioni del gene per la distrofina eccedono enormemente la capacità di “carico” di questa tecnica.

La soluzione ideata dagli autori prevede l’eliminazione del lungo frammento di DNA con CRISPR/Cas9 e con l’inserimento di un solo altro frammento di DNA mediante un vettore virale. E il successo è stato notevole: i muscoli trattati possono arrivare a esprimere fino al 70 per cento dei livelli normali di distrofina, consentendo un miglioramento della funzionalità dei tessuti sia nel cuore sia nei muscoli scheletrici.

Fonte: LeScienze