Scoperta nel trattamento CRISPR-Cas9 per le malattie genetiche

Alla fine dello scorso anno, la Food and Drug Administration statunitense ha approvato il primo trattamento che utilizza la “tecnologia del taglio” genetico. CRISPR-Cas9 È approvato per l'anemia falciforme. Si tratta di un trattamento ex vivo: le cellule staminali vengono pretrattate con questa tecnica e poi restituite al paziente.

Ma si può fare anche in vivo: alcuni anni fa, a sei persone affette da amiloidosi ereditaria ATTR sono state somministrate “forbici molecolari” attraverso nanoparticelle lipidiche, minuscoli globuli di grasso.

La tecnologia CRISPR-Cas9 ruota attorno all’utilizzo di due molecole: un RNA guida e una proteina associata a CRISPR (proteina Cas). L'RNA guida è costituito da una ventina di nucleotidi che sono esattamente complementari ai nucleotidi del pezzo di DNA che deve essere tagliato. Il pezzo guida dirige la proteina Cas nel posto giusto nel DNA dove può tagliare il gene in questione in due pezzi. In questo modo puoi sostanzialmente aggiungere, riparare o disabilitare il gene. Quest'ultimo in particolare è già ampiamente applicato nella ricerca. Ad esempio, è possibile utilizzarlo per creare modelli animali da laboratorio in cui il gene è stato disattivato (knockout). Questa tecnologia viene ora utilizzata nelle piante, negli animali e negli esseri umani per rispondere a domande biologiche di base, fare diagnosi mediche, ottenere nuove forme di trattamento e produrre raccolti migliori. Ad esempio, questa tecnica viene utilizzata per identificare una varietà di cause e regolatori del cancro.

Utensili da taglio

Il successo olandese può ora essere in parte aggiunto alle applicazioni in vivo. Ricercatori e medici dell’Università di Medicina di Amsterdam, in collaborazione con colleghi neozelandesi e britannici, sono riusciti a liberare dieci pazienti affetti da angioedema ereditario (HAE) dalla loro malattia utilizzando le stesse nanoparticelle lipidiche dello studio sull’amiloidosi ATTR.

L'angioedema ereditario (HAE) è una condizione congenita caratterizzata da un deficit dell'inibitore della proteina esterasi C1. Di conseguenza, sperimentano gonfiore della pelle e delle mucose.

I ricercatori si stanno concentrando su una proteina diversa: la callicreina. Questa è la proteina che alla fine dà il segnale che causa il gonfiore. Hanno pubblicato i loro risultati sul New England Journal of Medicine.

Uno di loro, l'internista e medico vascolare Danny Cohen, spiega come funziona: “I pazienti ricevono il gene-cutter, confezionato in queste nanoparticelle lipidiche, mediante iniezione. Infondiamo i globuli di grasso con l'apolipoproteina E (ApoE) dall'esterno, che noi sapere Viene erogato solo nel fegato. Questo è l'unico luogo in cui si trovano i recettori che legano l'ApoE ed è dove si trova l'obiettivo di questo intervento. Il globulo di grasso contiene l'RNA guida e l'mRNA Cas9. Quest'ultimo viene tradotto nel fegato nella proteina Cas9 Cas9 si lega poi all'RNA guida ed entra così solo nel nucleo cellulare delle cellule epatiche, dove cerca il gene che codifica per la callicreina, lì viene tagliato un pezzo e le restanti estremità del DNA vengono nuovamente riunite. Ciò che rimane è il DNA La nucleasi codifica per una proteina priva di significato, che viene immediatamente smontata e quindi non è più in grado di trasmettere il segnale che porta a gonfiori dolorosi.

Sperimentazione di fase II

Quindi la causa del gonfiore, un difetto nel gene che codifica per l’inibitore dell’esterasi C1, non è scomparsa. “Ma se vuoi tagliare quel gene, hai il problema che il tuo strumento da taglio non si adatta alla nanoparticella lipidica: è troppo grande.” Inoltre, dovresti indagare individualmente per ciascun paziente dove l’errore è in quel gene, quindi dovresti creare un CRISPR-Cas9 specifico in vivo per quello più e più volte. Abbiamo così rotto un altro anello dell'intera catena che porta alle denunce. Risultato: tutti i pazienti si sono liberati del gonfiore dopo il trattamento.

La ricerca pubblicata su NEJM non era controllata con placebo. La domanda è: questo tipo di ricerca o trattamento è appropriato per questo? “Sì”, dice Cohn. “Abbiamo appena completato uno studio di fase 2 con 25 pazienti, controllati con placebo con iniezioni di cloruro di sodio. Se e in che misura sia necessario uno studio controllato con placebo, sì, è una buona domanda. La mia risposta: è un requisito della FDA.”

Aspettativa di vita media

Non ci sono stati effetti collaterali gravi. Anche queste cose erano inaspettate, perché i ricercatori sapevano che esiste una rara malattia autosomica recessiva in cui le persone non producono callicreina. Non è stato riscontrato nulla di grave, ad eccezione del tempo di tromboplastina parziale attivata (APTT) prolungato. “Sembrano sani, non hanno una maggiore tendenza a sanguinare e hanno un’aspettativa di vita normale”.

È noto che Cas9 può “tagliare” anche in altre posizioni, oltre a quella desiderata. Possono quindi verificarsi mutazioni puntiformi nel DNA. A seconda di dove si verificano queste “mutazioni fuori bersaglio”, ciò può avere conseguenze per il paziente. Sulla base di tutte le ricerche preliminari, Cohen osa affermare che il rischio di effetti “fuori bersaglio” nei suoi pazienti è molto basso. “Prima della ricerca clinica, abbiamo esaminato cosa sarebbe successo se avessimo somministrato una dose molto più elevata del nostro trattamento, in modelli computerizzati del genoma e nelle cellule del fegato umano. I 'coltelli' non sono stati visti altrove.

Altre tecniche

Oltre alla tecnica di eliminazione utilizzata da Cohen e colleghi, altre tecnologie CRISPR-Cas9 sono ora nelle fasi iniziali. A Modifica regola Le singole basi del DNA possono essere modificate, ad esempio convertendo una A in G o una C in T. In questo caso, entrambi i filamenti di DNA solitamente non vengono tagliati, ma Cas9 dirige altri enzimi nel sito prescelto, dove possono fare così. Il lavoro necessario per cambiare le basi del DNA. Modifica la regolaI trattamenti sono già utilizzati negli studi di fase 1 in corso, anche per trattare il colesterolo alto e una forma di leucemia. Ma la notevole precisione di questa tecnologia può essere utilizzata solo per modificare sequenze specifiche di DNA e non può inserire parti di DNA nel genoma. Con il cosiddetto Modifica principale È possibile? Ma secondo Joy Wang e il premio Nobel Jennifer Doudna (scopritrice CRISPR-Cas9) in un recente articolo su Science, la tecnologia è ancora relativamente nuova: resta da vedere quanto successo avrà.

'Enorme potenziale'

Cohen è ora molto soddisfatto dei risultati ottenuti: “Il trattamento con un’unica infusione sembra fornire una soluzione permanente contro i sintomi altamente invalidanti dell’angioedema ereditario”. Non vuole o non può dire nulla sul costo delle cure. Vede “un enorme potenziale” per lo sviluppo di trattamenti CRISPR-Cas9 simili per pazienti con altre condizioni genetiche. “Ne sentiremo parlare molto in brevissimo tempo.” Wang e Doudna sottolineano che sono previsti studi (o sono già in fase iniziale) su malattie rare come l'invecchiamento precoce, l'immunodeficienza combinata grave e l'ipercolesterolemia familiare, e su malattie comuni, come alcuni tipi di cancro e l'infezione da HIV.

CRISPR: Un decennio di editing genomico è solo l’inizio Scienze

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