La tecnologia di editing genetico applicata durante la perfusione meccanica potrebbe migliorare la qualità degli organi e ridurre così il numero di quelli esclusi dal trapianto
Tra il prelievo di un organo da un donatore e il suo impianto nel ricevente trascorrono alcune ore che, fino a pochi anni fa, avevano come unico scopo quello di conservarlo nelle migliori condizioni possibili. Oggi, invece, potrebbero trasformarsi in un'opportunità per intervenire direttamente sul tessuto prima del trapianto. I ricercatori della startup CasNx stanno sviluppando una piattaforma basata su CRISPR da utilizzare durante la perfusione meccanica per modulare temporaneamente l'espressione di geni coinvolti nel rigetto immunologico, nell'infiammazione e nelle infezioni virali - tre dei principali fattori che possono compromettere la qualità di un organo e portarne all'esclusione dal trapianto. La strategia è descritta in una roadmap pubblicata il mese scorso su Nature Reviews Bioengineering.
TRAPIANTI: QUANTI ORGANI VENGONO ESCLUSI?
Ogni anno migliaia di pazienti attendono un organo che potrebbe arrivare troppo tardi. In Italia, nel 2025 sono stati eseguiti oltre 4.600 trapianti, il numero più alto mai registrato, ma più di 8.000 persone restano ancora in lista d'attesa, di cui circa 6.000 aspettano un rene. Il problema non riguarda soltanto la scarsità di donatori. Una quota degli organi recuperati viene infatti esclusa dal trapianto perché giudicata troppo compromessa, poco funzionale oppure a rischio per la presenza di infezioni latenti o per un'elevata probabilità di rigetto. Negli Stati Uniti il fenomeno è particolarmente evidente: ogni anno oltre 28.000 organi donati non vengono utilizzati e, nel solo caso dei reni, circa uno su tre viene scartato.
LA PERFUSIONE MECCANICA COME VIA DI SOMMINISTRAZIONE
Dal momento in cui un organo destinato al trapianto viene prelevato dal donatore, inizia una corsa contro il tempo: il tessuto continua a consumare energia, ma senza l’apporto di sangue e ossigeno il rischio di danni aumenta progressivamente con il trascorrere delle ore. Per decenni la strategia è stata rallentare il metabolismo raffreddando l'organo e conservandolo in ghiaccio.
Negli ultimi anni, però, la conservazione statica sta lasciando sempre più spazio alla perfusione meccanica. L'organo viene collegato a un circuito extracorporeo che fa circolare attraverso i suoi vasi sanguigni una soluzione contenente ossigeno e nutrienti, mantenendolo metabolicamente attivo. Oltre a prolungarne la conservazione, questo approccio consente ai clinici di monitorarne in tempo reale la funzionalità e, soprattutto, di intervenire direttamente sul tessuto mentre si trova ancora al di fuori del corpo umano.
TRE BERSAGLI PER CRISPR
L'idea è di sfruttare proprio il circuito di perfusione come via di somministrazione di CRISPR per modificare l'espressione di geni coinvolti nei principali meccanismi che compromettono il successo del trapianto: il danno da ischemia-riperfusione, il rigetto immunologico e la presenza di virus latenti.
Quando il sangue torna a circolare in un organo rimasto temporaneamente privo di ossigeno, si attiva una complessa risposta infiammatoria che può provocare morte cellulare e compromettere la funzionalità dell'organo trapiantato. CRISPR potrebbe silenziare i geni coinvolti in queste vie infiammatorie, attenuando la risposta prima ancora che l'organo venga impiantato. Potrebbe, inoltre, essere utilizzato per ridurre il rischio di rigetto immunologico modulando l’espressione delle proteine HLA (Human Leukocyte Antigen) negli organi donati. Queste molecole, presenti sulla superficie cellulare, permettono al sistema immunitario di distinguere ciò che appartiene all’organismo da ciò che è estraneo. Ridurne la presenza renderebbe l’organo meno riconoscibile dalle cellule immunitarie del ricevente.
La terza applicazione riguarda il silenziamento dei virus latenti presenti nei tessuti del donatore. Patogeni come il citomegalovirus (CMV) o il poliomavirus BK, infatti, possono rimanere silenti per anni, sotto controllo dal sistema immunitario. Dopo il trapianto, però, la terapia immunosoppressiva necessaria per evitare il rigetto può favorirne la riattivazione, causando infezioni gravi e danni all'organo trapiantato.
LA PIATTAFORMA SVILUPPATA DA CasNx
A proporre questa strategia sono ricercatori dell'Università della Florida, tre dei quali hanno fondato nel 2024 la startup CasNx, impegnata nello sviluppo di piattaforme CRISPR per il trattamento ex vivo degli organi durante la perfusione.
CasNx ha sviluppato un sistema di editing basato su CRISPR-Cas12a che utilizza pseudo-guide di DNA (ψDNA) per indirizzare la nucleasi Cas12a verso specifiche sequenze genetiche. Il sistema è progettato per ottenere un silenziamento transitorio dell'RNA messaggero (RNA knockdown), cioè ridurre temporaneamente la produzione di specifiche proteine coinvolte nell'infiammazione, nella risposta immunitaria o nella replicazione virale. Una volta svolta la sua funzione, il complesso viene rapidamente degradato, riducendo il rischio di modifiche indesiderate in siti diversi dal bersaglio.
La scelta di un DNA guida al posto delle tradizionali guide a RNA offre diversi vantaggi pratici: il DNA è più stabile, resiste meglio alla degradazione enzimatica nei fluidi biologici, è meno costoso da sintetizzare e mantiene più facilmente la propria attività durante le circa dodici ore di perfusione a temperatura fisiologica.
DALLE BIOPSIE ALL’ORGANO INTERO
I ricercatori hanno testato la piattaforma su biopsie di reni e fegati scartati per il trapianto. Dopo varie modifiche al sistema di perfusione, sono riusciti a ottenere un efficace silenziamento del bersaglio molecolare.
Si tratta, tuttavia, di un risultato preliminare. Modificare poche migliaia di cellule in un frammento di tessuto è molto diverso dal raggiungere miliardi di cellule distribuite in un organo intero. In un rene, ad esempio, il sistema CRISPR dovrebbe penetrare in modo uniforme nell'endotelio vascolare, nelle cellule tubulari, nei glomeruli e negli altri compartimenti tissutali, superando le differenze di perfusione presenti tra le varie aree dell'organo.
LE SFIDE DA SUPERARE
Proprio il passaggio dalle biopsie agli organi completi rappresenta oggi il principale ostacolo alla traslazione clinica. Le nanoparticelle lipidiche, considerate il vettore più promettente per trasportare il sistema CRISPR (Osservatorio Terapie Avanzate ne ha parlato qui), tendono ad accumularsi preferenzialmente nel fegato; in questo caso, invece, devono raggiungere efficacemente tutti i tipi cellulari presenti nell'organo bersaglio, evitando effetti off-target potenzialmente dannosi. Parallelamente, sarà necessario sviluppare test rapidi in grado di verificare, nelle poche ore disponibili prima del trapianto, che l'editing sia avvenuto correttamente.
Oltre agli aspetti tecnici, restano da chiarire quelli regolatori. L'editing viene eseguito su un organo proveniente da un donatore deceduto, al di fuori del corpo umano, ma i suoi effetti riguarderanno successivamente il ricevente. Una situazione difficile da inquadrare nelle attuali normative sulle terapie geniche e che potrebbe richiedere un nuovo percorso autorizzativo.
LA PRIMA SPERIMENTAZIONE CLINICA È GIÀ PARTITA
Mentre queste sfide vengono affrontate in laboratorio, la ricerca ha già mosso i primi passi verso la sperimentazione sull'uomo. Nel giugno 2025 è stato registrato su ClinicalTrials.gov lo studio di Fase I/II, promosso dall'American Organ Transplant and Cancer Research Institute.
Il trial valuterà per la prima volta la sicurezza dell'editing ex vivo di reni da donatore mediante il sistema Crispr-Cas9, con l'obiettivo di inattivare l'espressione delle molecole HLA di classe I e II responsabili del riconoscimento immunologico dell'organo. Il completamento dello studio è previsto per la fine del 2027 e dovrebbe fornire i primi dati sulla sicurezza di organi geneticamente modificati prima del trapianto.
