Le terapie basate sull’innovativo sistema di editing genomico entrano in clinica, ma la rottura programmata del DNA potrebbe causare anomalie geniche che vanno approfondite
Uno studio pubblicato su Nature Genetics ha identificato un potenziale ostacolo all’applicazione terapeutica della tecnica di editing genomico: le rotture del doppio filamento di DNA introdotte dal sistema CRISPR potrebbero provocare cromotripsi. Si tratta di un fenomeno genetico causato dal riarrangiamento disordinato dei cromosomi frammentati ad opera dei meccanismi cellulari di riparazione del DNA. Questo fenomeno è associato a rare malattie congenite ed è comune nel cancro. Fortunatamente nella maggior parte dei casi le cellule che subiscono questa alterazione muoiono, ma la questione merita un attento approfondimento da parte della comunità scientifica.
Sono ancora pochi gli studi clinici condotti sull’uomo con CRISPR, nell’ordine della decina (come riportato nella tabella pubblicata recentemente su Nature Biotechnology). Infatti, risale solo a poco più di un anno fa la prima applicazione in vivo nell’uomo della tecnica di editing genomico da Nobel. Parallelamente alla ricerca di nuove soluzioni terapeutiche, sono andati avanti anche l’analisi e il monitoraggio dei possibili effetti collaterali. Fin dalle prime sperimentazioni sono state molto discusse le cosiddette mutazioni off-target, ovvero quelle mutazioni non desiderate che insorgono al di fuori del sito obiettivo.
Alcuni esempi di potenziali rischi nell’applicazione clinica di CRISPR sono le delezioni di segmenti di DNA, i riarrangiamenti cromosomici e l’attivazione di proteine che impediscono la degenerazione cellulare. Pur essendo stati rilevati in vitro, nessuno di questi problemi è emerso durante gli studi clinici o ne ha compromesso lo svolgimento. Finora sono pochi i pazienti coinvolti, ma in futuro aumenteranno e questo aumenterà a sua volta le probabilità di incorrere in un evento genotossico, cioè in grado di indurre modificazioni sul DNA.
Nel caso dell’editing genomico, la cromotripsi - che deriva dal greco e vuol dire “fare a pezzi il cromosoma” - è un evento particolare perché non è il frutto di molte mutazioni accumulate in modo sparso sul DNA, come spesso accade nel caso dei tumori, ma si verifica come un singolo evento catastrofico e localizzato in una regione specifica. Il potenziale cancerogeno dipenderà, probabilmente, dalla serie di geni coinvolti. Come spiegato nell’articolo di Nature Biotechnology, la cromotripsi si verifica come risultato di errori che avvengono durante la mitosi: se la cellula non riesce a riparare la rottura della doppia elica prima che il nucleo si divida per dare origine alle cellule figlie, si formeranno delle strutture genetiche anomale chiamate micronuclei e ponti cromosomici.
Nello studio pubblicato su Nature Genetics, i ricercatori hanno rilevato - grazie a modelli cellulari e tecniche di sequenziamento - che nelle cellule che si dividono attivamente, l’editing genomico con Crispr-Cas9 causa un aumento, fino a 20 volte, nella formazione di micronuclei e ponti cromosomici. Sebbene sia un numero piccolo in termini percentuali, va tenuto in considerazione poiché è l’effetto di un intervento intenzionale e non di un errore casuale. Come spiegato dagli autori, ad oggi la trasformazione in cellule maligne in seguito a editing genomico con CRISPR non è stata osservata in modelli animali e i rischi clinici negli esseri umani sono da approfondire.
È importante sottolineare che non tutte le forme di editing genomico prevedono la rottura della doppia elica di DNA in cellule che si dividono attivamente. Ad esempio, l’editing in vivo in tessuti oculari, muscolari o epatici è meno rischioso perché questi tessuti contengono cellule non in divisione (in fase post-mitotica del ciclo cellulare). Inoltre, le nuove tecniche introdotte - il base editing e il prime editing - si basano sulla rottura di un singolo filamento e sono quindi meno a rischio di cromotripsi.
Si tratta di ricerche innovative e di un campo di applicazione totalmente all’avanguardia in cui è fondamentale avere un quadro della situazione il più completo possibile e in cui è inevitabile incontrare complessità e imprevisti. Un aumento della consapevolezza dei fattori di rischio non dovrebbe essere però un freno per lo sviluppo di terapie basate su CRISPR.
