Gli scienziati hanno utilizzato un nuovo approccio di editing genomico per restituire l'udito ai topi cosiddetti ‘Beethoven’, cioè affetti da una forma di sordità ereditaria.
Crispr-Cas9 è stata utilizzata dai ricercatori della Harvard Medical School e del Boston Children's Hospital per restituire l’udito ad alcuni topi sordi a causa di una mutazione puntiforme – cioè di una sola lettera del DNA – sul gene TMC1, responsabile della produzione di una proteina legata alle capacità uditive. La novità rispetto agli studi precedenti è che il sistema di taglia e cuci genetico è stato ottimizzato e ora è più preciso nel riconoscere la mutazione d’interesse. Oltre ad agire senza alcun apparente effetto su altre sequenze del DNA, eliminando – almeno in teoria – il rischio di mutazioni off-target, l’effetto collaterale più temuto sul fronte dell’editing genomico. È stato quindi possibile disattivare la copia difettosa del gene e lasciare intatta quella sana, ciò ha permesso ai topi di recuperare un udito quasi normale.
Il nuovo approccio è stato descritto su Nature Medicine e lo studio può essere considerato una pietra miliare nel settore poiché ha dimostrato un significativo miglioramento, in termini di efficacia e sicurezza, delle tecniche di editing genomico. La sordità ereditaria, obiettivo dello studio, è caratterizzata dal progressivo deterioramento e dalla morte delle cellule uditive situate nell'orecchio interno. I topi che possiedono il gene TMC1 difettoso - che vengono chiamati ‘Beethoven’ perché il decorso della malattia ricorda quello del noto compositore (anche se questa è una supposizione, non si conosce la causa certa della sua sordità) - erano già stati studiati da altri ricercatori di Harvard che, nel dicembre del 2017, avevano pubblicato su Nature. Lo studio aveva dimostrato che l’editing, effettuato con CRISPR sul gene TMC1, poteva essere utile ma aveva ancora dei limiti e una precisione non perfetta. Cosa che sembrerebbe essersi risolta grazie ai risultati di questo nuovo lavoro statunitense.
La nuova tecnica permette una maggiore accuratezza perché combina due forme di identificazione del segmento di DNA da correggere, garantendo un taglio preciso e selettivo solo sulla copia difettosa del gene, lasciando intatta l’altra. Le analisi delle prove effettuate su cellule hanno rilevato che il 99% dei tagli si è verificato solo sulla copia difettosa del gene. Successivamente, il trattamento è stato iniettato nell’orecchio interno di topi, subito dopo la nascita (0-2 giorni), sia in quelli malati (con TMC1 mutato) che in quelli sani (il cosiddetto gruppo di controllo). Gli esperimenti preclinici hanno confermato la specificità e la sicurezza della strategia di editing genomico. Nel gruppo di controllo non ci sono stati effetti sulla normale funzione delle cellule uditive, mentre sui topi ‘Beethoven’ è stato fatto un test dell’udito, per capire se la correzione fosse avvenuta solo nelle cellule o avesse realmente effetto sulle capacità uditive dell’animale. A questo scopo, sono state misurate le risposte uditive del tronco cerebrale degli animali, che catturano la quantità di suono rilevato dalle cellule dell'orecchio interno e trasmesse al cervello. Senza trattamento, i topi ‘Beethoven’ sono in genere completamente sordi a 6 mesi di età, mentre i topi senza difetto genetico mantengono il normale udito per tutta la vita e possono rilevare suoni a circa 30 decibel - un livello simile a un sussurro. Due mesi dopo essere stati trattati con CRISPR, i topi ‘Beethoven’ avevano un udito decisamente migliore rispetto ai topi non trattati che trasportavano la mutazione genetica. Poiché la malattia è caratterizzata da progressiva perdita dell'udito, i ricercatori hanno valutato l'effetto della terapia sulla progressione per diversi mesi e i topi hanno mantenuto un udito stabile e quasi normale per circa un anno. I risultati dimostrano che la nuova tecnica ha efficacemente “messo a tacere” la copia difettosa del gene e salvato l'udito degli animali.
Molto importante è il dato relativo alla sicurezza di questo approccio che permette di mirare selettivamente solo la copia difettosa del gene: gli animali trattati che non presentavano il difetto genetico non hanno riportato alcuna perdita uditiva a causa del trattamento. In un esperimento finale, gli scienziati hanno testato l'effetto del trattamento su una linea di cellule umane portatrici della mutazione ‘Beethoven’. L'analisi del DNA ha rivelato che il trattamento è stato efficace esclusivamente sulla copia mutata del gene TMC1 e ha risparmiato quella normale. I ricercatori hanno sottolineato che, sebbene ci sia ancora molto lavoro da fare prima che possa essere usata negli esseri umani, i risultati gettano le basi per l'utilizzo dello stesso approccio di precisione per il trattamento di altre malattie genetiche ereditarie a carattere dominante, nelle quali basta una sola copia difettosa del gene per causare la patologia. "Riteniamo che il nostro lavoro apra la porta verso un modo iper-mirato per trattare una serie di disturbi genetici che derivano da una copia difettosa di un gene", ha detto il co-autore dello studio Jeffrey Holt, professore di otorinolaringoiatria e neurologia presso la Harvard Medical School presso Boston Children's Hospital. "Questa è veramente medicina di precisione"!
Ma CRISPR e sordità si incontrano anche su altre strade, che, al contrario degli studi citati in precedenza, non godono dell’approvazione della comunità scientifica internazionale. Il ricercatore russo Denis Rebrikov - di cui abbiamo già parlato per la sua dichiarazione sull’utilizzo di CRISPR su embrioni umani per renderli resistenti all’HIV (che a sua volta richiama alla memoria la vicenda del ricercatore cinese He Jiankui) - ha raccontato alla rivista New Scientist che vorrebbe utilizzare CRISPR su embrioni umani. L’obiettivo è quello di permettere a cinque coppie di aspiranti genitori, affetti entrambi da una forma ereditaria di sordità - causata da una mutazione del gene GJB2, che serve a produrre la proteina connessina 2, coinvolta, tra le altre cose, anche nell’udito - di avere figli udenti. La necessità di usare CRISPR deriva dal fatto che non è possibile evitare questa patologia attraverso le tecniche di diagnosi preimpianto. Se viene ereditata una sola copia difettosa del gene non è un problema ma, nel caso di entrambi i genitori affetti da mutazione, la sordità del nascituro è certa. La manipolazione genetica sugli embrioni è ancora troppo rischiosa e potrebbero esserci delle conseguenze più o meno gravi, anche perché al momento è impossibile predire eventuali mutazioni off-target. Inoltre, la sordità non rientra nelle patologie gravi che portano ad una morte prematura per cui, a livello bioetico, sarebbe inaccettabile rischiare gravi conseguenze. In primis per l’individuo modificato ma anche per la sua discendenza. Rebrikov intende chiedere l’autorizzazione a procedere alle autorità russe, avendo sottolineato di voler lavorare alla luce del sole ed essere aperto al confronto, ma la comunità scientifica, sulla base delle conoscenze attuali in materia, è dell’idea che sia ancora troppo presto e troppo rischioso.
