Il sistema SEND, ideato da uno dei pionieri di CRISPR, apre la strada a una nuova classe di metodi per veicolare terapie molecolari. È programmabile, mirato e sicuro
Una delle sfide più ambiziose nel mondo delle biotecnologie moderne è la messa a punto di nuovi ed efficaci sistemi di “delivery”, ovvero sistemi di trasporto delle molecole di DNA e RNA all’interno delle cellule bersaglio per determinate terapie. La ricerca in questo settore si spinge verso nuove frontiere: nanoparticelle polimeriche, liposomi, nanotubi in carbonio - e molto altro ancora - sono in fase di sperimentazione per il trasporto di acidi nucleici, e non solo. Un gruppo di ricerca guidato da Feng Zhang del Broad Institute del MIT ha sviluppato un nuovo sistema di trasporto di terapie basate su mRNA che sfrutta una proteina umana chiamata PEG10. Lo studio è stato pubblicato ad agosto su Science.
L'mRNA, o RNA messaggero, è il materiale genetico che contiene le istruzioni per la sintesi di nuove proteine. Nella cellula si occupa di trasportare le informazioni genetiche dal nucleo, dove si trova il DNA, fino al citoplasma circostante, dove queste istruzioni sono utilizzate per produrre gli aminoacidi e costruire le proteine. Gli studi nel settore del delivery (di cui abbiamo parlato qui e qui) sono molteplici e anche uno dei più noti pionieri del sistema di editing genomico CRISPR, Feng Zhang, ha puntato l’attenzione sul tema.
I ricercatori hanno ideato un sistema che sfrutta la capacità di una proteina umana, chiamata PEG10, di legarsi alla molecola di mRNA che la codifica e formare una capsula sferica attorno ad essa. Lo studio descrive come PEG10 è stata ingegnerizzata per inglobare altri RNA specifici e consegnarli alle cellule bersaglio. Dai risultati ottenuti, la piattaforma - chiamata SEND (Selective Endogenous eNcapsidation for cellular Delivery) - è efficiente per incapsulare e trasportare terapie geniche basate su mRNA. Il fatto che PEG10 sia una proteina naturalmente prodotta dal corpo umano potrebbe evitare risposte immunitarie, che si osservano con altri approcci di trasporto, che rendono inefficace e, a volte, anche rischioso l’intervento terapeutico.
La proteina PEG10 deriva da un retrotrasposone - un elemento genetico capace di replicarsi e di spostarsi all’interno del genoma di un organismo - che si è integrato nel genoma dei nostri antenati milioni di anni fa. Nel corso dell’evoluzione, la PEG10 è diventata parte del bagaglio di proteine importanti per la vita umana. Partendo dal presupposto che alcune proteine derivate da retrotrasposoni sono in grado di trasportare un carico molecolare, gli scienziati del MIT hanno cercato queste proteine nel genoma umano. Tra quelle individuate, PEG10 si è distinta per le capacità di trasporto: una specie di navetta efficiente. Inoltre, le capsule di PEG10 sono state fuse con proteine aggiuntive chiamate fusogeni - proteine in grado di inserirsi nella membrana plasmatica della cellula target e di aprirvi un varco – per indirizzare la capsula e facilitare la fusione con la cellula.
Per ora SEND è stata testata su modelli cellulari e, nel caso di ulteriori e positivi sviluppi, potrebbe aprire la strada a una nuova classe di metodi di delivery, applicabili a terapie geniche ma anche al trasporto dei sistemi di editing genomico. Gli scienziati hanno infatti usato SEND per veicolare il sistema di editing genomico CRISPR-Cas9 alle cellule murine e umane per modificare alcuni geni.
Negli ultimi anni sono state sviluppate tecniche all’avanguardia e terapie geniche che potrebbero cambiare la storia dei pazienti, ma trasportare queste terapie nelle cellule in modo preciso ed efficiente è una sfida che gli scienziati stanno ancora affrontando. Le tecniche attualmente disponibili sono valide per alcune terapie, per alcuni tessuti, ma i limiti sono diversi e la ricerca sta cercando di aggirarli ed espandere gli strumenti a disposizione. L’idea alla base di questo nuovo sistema di delivery è che, mescolando e abbinando diversi componenti, SEND potrà essere utile per sviluppare terapie per diverse malattie e con effetti collaterali minimi.
