Editing genomico: che cos'è e a cosa serve? Sarà la terapia del futuro?

L’editing genomico è una tecnologia altamente innovativa che funziona come un “correttore di bozze” del DNA: interviene in maniera precisa per trovare e correggere gli errori genetici all’interno dell’intero genoma. Molti considerano l’editing genomico come la terapia genica del futuro, visto che permetterebbe di correggere un gene difettoso direttamente là dove si trova senza doverne fornire una copia sana dall’esterno.

La vera rivoluzione in questo campo è arrivata nel 2012 con la scoperta del sistema “Crispr-Cas9”, che ha messo in secondo piano i sistemi di editing denominati “Zinc-finger” e “TALEN” che erano stati utilizzati fino ad allora dai ricercatori di tutto il mondo. Crispr-Cas9 ha dimostrato, fin da subito, una potenzialità e versatilità fino a poco prima inimmaginabili: qualunque tipo di cellula vegetale, animale, inclusa quella umana, può essere modificata geneticamente e la correzione può avvenire anche per un singolo e minimo errore, e ovunque nel genoma. Inoltre, questa tecnica è facile da utilizzare, veloce ed economica. Il che ne amplia le potenzialità in ambito terapeutico.

Crispr-Cas9 è l’acronimo di “Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats-Cas9”, ovvero sequenze geniche che si ripetono a intervalli regolari a cui sono associati dei geni Cas (Crispr associated) che codificano enzimi capaci di tagliare il DNA. Questo sistema è stato originariamente scoperto nei batteri, nei quali agisce come difesa contro i virus, e funziona in maniera molto semplice ma con grande efficienza. Il “sistema Crispr” si basa sulla combinazione di due elementi: la proteina Cas9 e un RNA guida che si appaia al DNA del virus per indicare all’enzima Cas il punto preciso in cui tagliare. Come nel caso della terapia genica, anche la strategia di editing basata su CRISPR può essere somministrata “in vivo” o “ex vivo”.

Ad oggi la ricerca nell’ambito dell’editing genomico spazia dalle malattie genetiche, in particolar modo quelle rare (Distrofia Muscolare di Duchenne, Talassemia, X fragile), ai tumori, passando per le malattie neurologiche (Alzheimer e Parkinson), fino alle malattie infettive (HIV). L’utilizzo di CRISPR è inoltre in studio nel campo degli xenotrapianti, in particolare degli organi suini, per la terapia di malattie umane.

CRISPR

SHERLOCK, DETECTR e PAC-MAN. Due tecniche di diagnostica per i virus e una tecnologia “antivirale” accomunate da una sola caratteristica: si basano tutte su CRISPR

L’emergenza COVID-19 ha evidenziato la mancanza di una tecnologia rapida, semplice e poco costosa per il rilevamento dei virus. Come se ciò non bastasse, non abbiamo ancora un farmaco disponibile per fronteggiare questa pandemia, di cui non siamo in grado di prevedere la durata. Gli studi clinici in corso sono molti e prendono in considerazione diverse molecole e soluzioni tecnologiche, ma ancora non è stato trovato qualcosa di specifico ed efficace. In questo quadro d’incertezza trova il suo spazio anche CRISPR, il famoso sistema di editing genomico che potrebbe essere utilizzato per contrastare direttamente il virus o come test diagnostico in grado di identificare la presenza dell’agente virale.

Alzheimer

Ricercatori statunitensi hanno testato un nuovo sistema di base editing per modificare, in cellule staminali umane, alcuni geni implicati nella genesi della patologia.

Prima di cominciare a leggere questo articolo è opportuno fare una precisazione: l’applicazione di tecniche editing del genoma per curare la malattia di Alzheimer è ancora lontana da essere una realtà ma è uno degli obiettivi che si sono poste le comunità di ricercatori, medici e pazienti. Dovrà passare ancora del tempo prima di riuscire a capire se gli strumenti di correzione del DNA come CRISPR sapranno fornire un aiuto prezioso in chiave terapeutica. Tuttavia, lo studio degli scienziati dell’Arizona State University pubblicato a febbraio sulla rivista Stem Cell Reports sembra offrire un punto di vista pionieristico su come l’evoluzione di tali strumenti possa dare un contributo alla ricerca contro questa terribile malattia neuro-degenerativa.

DNA

La tecnica di editing genomico potrebbe correggere la mutazione responsabile dell’amaurosi congenita di Leber tramite somministrazione locale

Per la prima volta la tecnica di editing genomico Crispr-Cas9 è stata utilizzata nel tentativo di correggere un gene direttamente nel corpo umano, evitando il processo classico che prevede il prelievo delle cellule, la loro modificazione e poi la reinfusione delle cellule corrette nel paziente. Editas Medicine e Allergan hanno annunciato il trattamento di un paziente affetto dall’amaurosi congenita di Leber di tipo 10 (LCA10) con la terapia sperimentale EDIT-101, approvata dalla Food and Drug Administration (FDA) più di un anno fa. Ad oggi è l’unica malattia genetica dell’infanzia per la quale è stata recuperata la visione in modello animale e, dato che alcune forme sono causate da mutazioni in un solo gene, è candidata ideale per l’editing genomico con Crispr-Cas9.

Editing genomico

Scienziati olandesi hanno messo a punto e studiato una versione di base-editing che ha dato buoni risultati in quattro mutazioni in modelli di organoidi creati da pazienti.

Utilizzare una versione di CRISPR più precisa e sicura su organoidi derivati da pazienti affetti da fibrosi cistica per correggere quattro mutazioni che provocano questa complessa patologia. In estrema sintesi è questo ciò che un gruppo di ricercatori olandesi dell’Hubrecht Institute e dell’Università di Utrecht è riuscito a fare ed è stato descritto nell’articolo scientifico pubblicato lo scorso 20 febbraio sulla rivista Cell Stem Cell. Una ricerca affascinante che ha per protagonisti CRISPR, il più sofisticato strumento di editing del genoma, la fibrosi cistica, la più diffusa malattia genetica a prognosi severa, e gli organoidi, il paradigma di modello cellulare più studiato degli ultimi anni.

CRISPR

Correggere in maniera sempre più efficiente, e permanente, il difetto genetico alla base della grave patologia muscolare. Obiettivo raggiunto da due studi preclinici, uno statunitense e l’altro tedesco

Da diversi anni la distrofia muscolare di Duchenne (DMD) è entrata nel mirino di CRISPR, l’ormai noto sistema di editing genomico che ambisce a combattere le malattie genetiche puntando alla correzione dei difetti presenti nel DNA. Una serie di studi hanno finora dimostrato la capacità di Crispr-Cas9 di correggere alcune mutazioni alla base della DMD, ma il grado di efficienza e l’effetto a lungo termine sono ancora un tallone di Achille. Ed è su questi aspetti che sono interessanti i risultati dei due nuovi studi. Il primo, statunitense, e condotto su topi, ha dimostrato che CRISPR è in grado di colpire le cellule staminali muscolare rendendo così la correzione permanente. Nel secondo studio, ricercatori tedeschi sono riusciti a correggere con una buona efficienza le cellule muscolari e cardiache in un modello animale più vicino all’uomo sulla scala filogenetica: il maiale.

Crispr

Risale a novembre la pubblicazione di uno studio che descrive i risultati preliminari di un trial clinico di Fase I con Crispr-Cas9 per il cancro: nuovi dati ne confermano fattibilità e sicurezza

CRISPR e CAR-T: due approcci diversi che si incrociano in una sperimentazione clinica di Fase I, la prima autorizzata in USA per la valutazione dell’efficacia e della sicurezza dell’utilizzo di cellule T modificate geneticamente con Crispr-Cas9 su tumori in stadio avanzato. In un precedente articolo, Osservatorio Terapie Avanzate ha riportato i risultati preliminari dello studio coordinato da Edward A. Stadtmauer, che vede la collaborazione dell’Abramson Cancer Center of the University of Pennsylvania, del Parker Institute for Cancer Immunotherapy e Tmunity Therapeutics. Il 6 febbraio, sulla prestigiosa rivista Science, è stato pubblicato un aggiornamento che dimostra sicurezza e applicabilità di questa strategia innovativa che unisce CRISPR e CAR-T.

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