Usando una versione elaborata di CRISPR, i ricercatori hanno messo a punto un protocollo per la correzione dei geni implicati nelle due malattie

Con l’avvio del 2019 sembrano moltiplicarsi le buone notizie riguardo allo sviluppo di terapie avanzate per la lotta contro la beta-talassemia e l’anemia falciforme. In concomitanza alla recente notizia di una possibile futura approvazione della prima terapia genica per la beta-talassemia in Europa, due nuovi lavori, pubblicati rispettivamente su Nature Medicine e Blood dai ricercatori del Boston Children’s Hospital, del Dana-Farber Cancer Institute e dell’Università del Massachussetts, indicano nuove strategie che puntano alla correzione genica per combattere le due patologie del sangue.

Se, storicamente, le due malattie che nel mondo colpiscono oltre 300.000 di bambini all’anno sembravano invincibili, il rapido avanzamento delle ricerche guidato da tecnologie innovative come la terapia genica e CRISPR ha permesso un’accelerazione nello sviluppo di strategie terapeutiche che anni fa sarebbe parso impossibile. L’interesse e il lavoro di tanti laboratori di ricerca ha favorito l’evoluzione dei processi di editing genomico che attualmente sono in sperimentazione preclinica e clinica per la beta-talassemia e l’anemia falciforme. Facciamo una radiografia di questo successo e cerchiamo di capire meglio il perché di tanto entusiasmo.

NATURE MEDICINE
Nel lavoro comparso sulla rivista Nature Medicine i ricercatori guidati dal prof. Daniel Bauer e dal dott. Scot A. Wolfe sono ritornati a valutare il ruolo di BCL11A. Secondo una ricerca pubblicata anni fa sulla rivista Science, infatti, questa proteina sembra influenzare il livello di emoglobina fetale (Hbf). Vale la pena ricordare che la beta-talassemia è una patologia autosomica recessiva provocata da un difetto genico nella sintesi delle catene beta dell’emoglobina e che si traduce in gravi quadri di anemia. Nell’anemia falciforme, le mutazioni del gene coinvolto nella malattia fanno si che la forma dei globuli rossi passi da quella ovoidale classica alla peculiare “falciforme” che dà il nome alla malattia ed è causa di occlusioni, infarti cerebrali, ictus, insufficienze d’organo e, nei casi più gravi, morte. Tuttavia, in entrambe le patologie, a dispetto del genotipo, si osserva una persistenza di produzione della forma fetale dell’emoglobina (HbF). Si tratta di una variante dell’emoglobina – evidenziabile con l’elettroforesi delle emoglobine, un esame utile proprio per l’inquadramento delle anemie – che solitamente produce il feto fino a poco dopo la nascita.
Tuttavia, in alcuni individui – specie quelli affetti da beta-talassemia e anemia falciforme – la persistenza della produzione di HbF potrebbe riverlarsi la chiave di volta per una cura. Bauer e Wolfe si sono concentrati proprio su BCL11A che esercita la funzione di mediatore nel passaggio da emoglobina fetale a quella dell’adulto. Usando l’editing genomico e, in particolare, una versione elaborata di CRISPR/Cas9, essi possono intervenire sul promotore di BCL11A riducendo il livello di espressione del gene e, così facendo, mantenere il livello di Hbf. Praticamente, sfruttando CRISPR per spegnere BCL11A, si garantirebbe ai pazienti la versione HbF dell’emoglobina, capace di svolgere il proprio compito. Rimane il problema della durata di questo nuovo trattamento. L’effetto di una terapia cellulare basata su cellule ematopoietiche del paziente dipende dalla capacità di modificare in modo permanente le cellule staminali ma, soprattutto, per i ricercatori era importante capire se i migliori effetti della terapia fossero riscontrabili con le cellule staminali eritropoietiche o con le cellule progenitrici all’interno del midollo osseo. Peciò, al fine di valutare la durata di questo protocollo terapeutico sperimentale sulle cellule staminali ematopoietiche, essi le hanno usate per trasfettare dei modelli di topo immunocompromessi e, dopo 16 settimane di follow-up, hanno potuto osservare che i globuli rossi continuavano a produrre Hbf. Ecco che la riduzione dell’espressione di BCL11A permessa dalle modifiche ex vivo correla con l’aumento dei livelli di Hbf, una volta che le cellule sono state infuse nell’animale, e la durata dell’effetto si mantiene stabile nel tempo.
“Con il nostro nuovo ed efficiente protocollo possiamo modificare il promotore di BCL11A in quasi tutte le cellule staminali del sangue che raccogliamo, superando alcuni degli ostacoli tecnici legati proprio alla modifica delle cellule” – afferma Bauer – “Nei nostri esperimenti, oltre il 95% delle copie della sequenza del promotore sono state modificate in un modo che ci aspettiamo rispecchi quello che potrebbe essere più vicino alla terapia”. E, infatti, l’intenzione dello scienziato americano e dei suoi collaboratori è quella di completare, nei prossimi mesi, i passaggi necessari all’avvio di una sperimentazione clinica.

BLOOD
Che la strada intrapresa sia corretta è testimoniato anche da una seconda pubblicazione, apparsa sulla rivista Blood nella quale il potenziamento di CRISPR consiste nell’utilizzo non più dell’enzima Cas9 ma dell’enzima Cas12a per la correzione di due mutazioni che interferiscono con la maturazione dell’mRNA del gene della β-globina. Le mutazioni che portano all’abolizione del processo di splicing (quello di produzione dell’mRNA) conducono a un fenotipo più aggressivo di beta-talassemia. In particolare, i ricercatori si sono soffermati su due mutazioni legate alla beta-talssemia diffusa nell’area Mediterranea e nell’Est Asiatico. La modifica, concepita sulle cellule staminali ematopoietiche, analogamente a quanto descritto nell’articolo pubblicato su Nature Medicine, si è rivelata efficiente e funzionale, ripristinando il normale processo di splicing del gene beta-globinico. “Queste sono malattie ereditarie molto comuni e hanno un’incidenza maggiore soprattutto in parti del mondo in cui le risorse sono piuttosto limitate” – afferma Bauer, sottolineando la validità di entrambi gli approcci – “Quindi abbiamo bisogno di un’ampia gamma di opzioni terapeutiche per rendere la terapia disponibile a quanti più pazienti possibile”.

ALTRE STRATEGIE
E, quasi a conferma delle parole dello scienziato statunitense, sta procedendo l’arruolamento dei pazienti nei trial clinici di Fase I/II realizzati da CRISPR Therapeutics e Vertex Pharmaceuticals, pensati rispettivamente per la beta-talassemia e l’anemia falciforme, e che impiegano CTX001, un trattamento basato sull'uso ex vivo del sistema di editing genomico CRISPR/Cas9. Ampiamente diffuse e potenzialmente molto pericolose, beta-talassemia e anemia falciforme sono molto eterogenee sotto il profilo molecolare ma la possibilità di accedere facilmente alle cellule da esse colpite le rende bersagli ideali per una terapia in rapida evoluzione che potrebbe – ci si augura – portare presto gli scienziati a trovare efficaci terapie.

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