Un metodo che unisce base e prime editing svela varianti genetiche mai descritte, aprendo nuove prospettive per trattamenti personalizzati e strategie contro la resistenza ai farmaci
Nonostante i tanti progressi fatti negli ultimi decenni nel campo dell’oncologia, riuscire a caratterizzare geneticamente i diversi tipi di tumore e combatterli rimane un’ardua sfida. Uno degli obiettivi degli oncologi è creare e studiare collezioni di cellule con varianti genetiche diverse: si analizzano le informazioni genetiche nelle cellule tumorali dei pazienti per individuare mutazioni specifiche che potrebbero guidare lo sviluppo di nuovi efficaci trattamenti o influenzarne la risposta. La metà di queste varianti è ben caratterizzata, mentre l'altra metà è rappresentata da mutazioni chiamate "varianti di significato incerto." Uno studio pubblicato a novembre su Nature Biotechnology utilizza per la prima volta due tecniche di editing genomico per analizzare decine di migliaia di varianti genetiche nel gene EGFR, identificando mutazioni rilevanti per l'insorgenza del cancro e la resistenza ai farmaci.
Lo studio innovativo è stato condotto dai ricercatori del Dipartimento di Scienze e Ingegneria dei Sistemi Biologici dell'ETH di Zurigo a Basilea (Svizzera), guidato dal professor Randall Platt, e combina per la prima volta le tecnologie di base editing e di prime editing per analizzare decine di migliaia di varianti nel gene EGFR (Epithelial Growth Factor Receptor, il recettore del fattore di crescita dell’epidermide). È noto che mutazioni a carico di questo gene sono associate ad un certo numero di tumori: oltre diversi tipi di cancro epiteliali, anche il cancro ai polmoni, il cancro al colon-retto e il glioblastoma multiforme. Attualmente, se un medico trova in un paziente una variante genetica “di significato incerto”, quell'informazione è di poco aiuto e non può indirizzare le decisioni cliniche. Per questo i ricercatori sono convinti che l'oncologia beneficerebbe enormemente di maggiori informazioni su queste varianti.
Il team svizzero ha deciso di partire dal base editing, una tecnologia che permette di modificare in modo mirato singole basi del DNA senza dover tagliare la doppia elica. Un punto di partenza promettente, ma insufficiente, sostiene il team di ricerca: “da solo, consente di generare solo circa il 10% delle varianti desiderate”, spiega Olivier Belli, dottorando nel gruppo di Platt e, insieme alla laureanda Kyriaki Karava, primo autore dello studio. Varianti genetiche più ampie e complesse erano impossibili da generare con il base editing, con il quale solo il 17-18% delle mutazioni presenti nei database potevano essere introdotte. Questo limite ha spinto i ricercatori a cercare approcci più completi e avanzati. Per ampliare il tipo di mutazioni che potevano essere indotte - come inserzioni, delezioni o sostituzioni complesse – il sistema è stato integrato con la tecnica di prime editing. Un metodo che permette di cambiare in modo mirato singole sequenze del codice genetico, simile alla funzione "cerca e sostituisci" di un programma Word. "Possiamo usarlo per scambiare qualsiasi base del DNA con un'altra. Oppure possiamo inserire, ad esempio, tre o dieci basi nel genoma o eliminare lo stesso numero," afferma Platt. "Il prime editing ha permesso di aumentare il numero di varianti modellabili al 92%, includendo molte mutazioni clinicamente significative, e ha permesso di accedere a regioni del gene EGFR che il base editing non poteva modificare, come le mutazioni in regioni regolatorie o quelle che richiedono cambiamenti multipli di basi o sequenze.”
Lo studio testimonia che questa metodologia multimodale non solo può decifrare il significato delle mutazioni, ma può anche identificare nuove vie oncogeniche e meccanismi di resistenza farmacologica, aprendo prospettive verso trattamenti personalizzati. In particolare, per dieci varianti del gene EGFR, il cui effetto sulla progressione del cancro era precedentemente incerto, i ricercatori svizzeri sono stati in grado di fornire prove della loro rilevanza: alcune di queste varianti possono giocare un ruolo nell'insorgenza del cancro, mentre altre possono renderlo resistente a determinati farmaci. Nel corso di questo studio, i ricercatori dell'ETH hanno anche scoperto un potenziale nuovo meccanismo mediante il quale una mutazione nel gene EGFR può causare il cancro. Inoltre, hanno trovato sei varianti geniche che sembrano giocare un ruolo nel cancro ma che non erano mai state descritte: in altre parole, varianti geniche completamente nuove e rilevanti.
"La capacità di caratterizzare varianti patologiche con un editing ad alta risoluzione offre nuove possibilità di personalizzare le terapie e superare resistenze farmacologiche emergenti, come dimostrato con mutazioni EGFR specifiche nei test di sensibilità ai farmaci gefitinib e osimertinib", concludono i ricercatori nello studio pubblicato su Nature. Un importante nuovo approccio di ricerca che potrebbe in futuro essere utilizzato per decodificare le varianti di significato incerto di tanti altri geni.
