Fibrosi cistica: terapia genetica basata su CRISPR | Medicina

Le patologie genetiche purtroppo ad oggi non sono curabili, esistono solamente delle terapie volte ad alleviare i sintomi. La fibrosi cistica è tra le patologie genetiche ereditarie più mortali ed è per questo che la scoperta di una terapia genetica basata su CRISPR potrebbe portare ad un notevole passo avanti nel mondo della ricerca medica.

Incidenza dalla malattia nel mondo: casi ogni 100mila abitanti.

Fibrosi cistica: una pericolosa patologie genetica

La fibrosi cistica è provocata dal alcune mutazioni del gene CFTR. Anni di ricerche sono riusciti a selezionare tra le 2000 possibili varianti del gene circa 150 mutazioni, di cui solamente poche decine sono la causa di forme aggressive di fibrosi cistica. La proteina codificata dal gene CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator) si trova nelle cellule epiteliali e serve a trasportare gli ioni cloro attraverso vie aeree, pancreas, intestino, ghiandole sudoripare, ghiandole salivari e vasi deferenti. Questo comporta che il muco secreto per proteggere gli organi diventa molto denso e poco scorrevole, con conseguenti disturbi cronici e infezioni frequenti soprattutto all’apparato respiratorio. Ma può causare anche ostruzione dei canali deferenti intestinali, ghiandolari e sessuali portando all’infertilità maschile.

La mutazione del gene CFTR e la genesi della patologia

La fibrosi cistica modifica la composizione del muco che è fondamentale non solo per proteggere l’organismo dalle infezioni, ma anche per favorire numerosi processi vitali come la respirazione e la digestione. I bambini affetti da fibrosi cistica infatti tendono a svilupparsi molto più lentamente dei loro coetanei perché l’apparato digerente non riesce ad assimilare correttamente i nutrienti, nonostante essi vengano correttamente introdotti tramite i pasti. Anche le ghiandole come il pancreas possono essere attaccate dalla malattia, dando origine a patologie come il diabete. Purtroppo la fibrosi cistica è responsabile di numerosi disturbi al sistema respiratorio, digerente, endocrino e sessuale che possono portare alla morte se non adeguatamente curati. Oggi la terapia si basa sulla cura e prevenzione di sintomi, ad esempio vengono somministrati regolarmente antibiotici per evitare l’insorgere di pericolose infezioni ai polmoni. Purtroppo le numerose terapie necessarie rendono difficile per il paziente sostenere una vita normale. La ricerca sulla fibrosi cistica quindi sta spingendo molto sulla terapia genetica per curare le mutazioni al gene CFTR.

Sintomi e disturbi principali legati alla fibrosi cistica (fonte: Wikipedia)

CRISPR: la taglia-incolla del DNA

L’editing del genoma è un intervento mirato che consente di modificare la naturale sequenza del DNA. La tecnica attualmente più avanzata e precisa risponde al nome di CRISPR ed è la stessa che ha fatto scoppiare il caso delle gemelle in Cina. Senza entrare troppo nel dettaglio si tratta di un agglomerato di proteine ed enzimi capaci di interagire con il DNA. In pratica ogni componente di questo blocco proteico svolge una funzione fondamentale: troviamo una breve sequenza di RNA complementare a quella di DNA del sito dove si vuole effettuare la modifica che “guida” la proteina – questo è forse il principale punto di forza di della tecnologia CRISPR perché permette di ottenere una precisione molecolare; un proteina tipicamente della classe delle nucleasi che permette di tagliare il punto di DNA desiderato; infine si possono aggiungere altre componenti che “suggeriscano” come ricostruire il DNA oppure lasciare che i naturali sistemi di riparazione facciano il loro lavoro. È quindi possibile non solo rimuovere delle sequenze indesiderate, ma anche tentare di inserirne di nuove. Provando diversi enzimi e proteine si possono ottenere diverse modifiche al DNA.

Questa tecnica ha permesso ai ricercatori di ottenere una precisione molto superiore rispetto al passato, tanto da poter lavorare sulle singole mutazioni dei geni, come quelle di CFTR che causano la fibrosi cistica.

Principio di funzionamento della CRISPR

Fibrosi cistica: una terapia genetica grazie alla CRISPR

La ricerca pubblicata sulla rivista sulla rivista Nature Communications è stata coordinata dal Centro di Biologia Integrata (Cibio) dell’Università di Trento e condotta in collaborazione con l’università belga di Lovanio e mostra come sia possibile eliminare due delle mutazioni cruciali nell’insorgere della fibrosi cistica, utilizzando la tecnica di editing genetico della CRISPR.

Per ora la terapia genetica è stata sperimentata su organi sintetici in miniatura. Grazie a questo approccio potrebbe finalmente arrivare la cura definitiva alla malattia. La ricerca è stato svolta sotto la guida di Anna Cereseto, grazie al finanziamento della Fondazione per la ricerca sulla fibrosi cistica e la partecipazione dell’Associazione trentina fibrosi cistica. La ricercatrice Giulia Maule ha dichiarato:

Abbiamo messo a punto una strategia basata sulla CRISPR per eliminare in modo permanente due specifiche mutazioni responsabili della malattia. Abbiamo dimostrato con la nostra strategia che si possono colpire soltanto le sequenze mutate e lasciare intatto il DNA non interessato dalla mutazione.

I primi test su organuli cresciuti in laboratorio a partire da cellule intestinali prelevate da pazienti affetti da fibrosi cistica hanno dato quindi un esito positivo. Anna Cereseto aggiunge:

Abbiamo scelto gli organoidi intestinali perchè sono quelli meglio sviluppati a livello sperimentale e ancora non ne esistono per i polmoni, che sono tra gli organi più colpiti dalla malattia. Il passo successivo sarà lavorare sui pazienti, ma il successo ottenuto sugli organoidi è un buon indice che può funzionare nel paziente. Adesso però ci stiamo focalizzando su una delle mutazioni più frequenti nei pazienti, per vedere se l’approccio funziona.

Organoidi trattati con CRISPR (fonte: Allele specific repair of splicing mutations in cystic fibrosis through AsCas12a genome editing)

Quindi la ricerca è solo agli albori. Ci sono due filoni da seguire: il primo l’affinamento della tecnica di rimozione delle due mutazioni già sviluppata attraverso ulteriori sperimentazioni sui pazienti; il secondo riguarda l’estensione della CRISPR per rimuovere anche altre mutazioni pericolose. La strada intrapresa per la cura della fibrosi cistica sembra quella giusta e speriamo di vedere presto i primi risultati definitivi.

Dalla sezione scienze è tutto! Continuate a seguirci per tante news dal mondo della ricerca!