(Atrofia muscolare: I ricercatori hanno utilizzato l’mRNA per introdurre l’editor del gene CRISPR-Cas9 nelle cellule staminali muscolari umane. Queste cellule si sono fuse in miotubi multinucleati in seguito all’editing del gene CRISPR-Cas9 mediato da mRNA. Una catena pesante di miosina è visibile in verde e i nuclei in blu. Credito immagine: Spler Lab, MDC Berlino).
Le mutazioni che causano l’atrofia muscolare possono essere corrette utilizzando lo strumento di modifica genetica CRISPR-Cas9. Un gruppo guidato dalla ricercatrice dell’ECRC Helena Escobar ha ora utilizzato l’mRNA per incorporare lo strumento nelle cellule staminali muscolari umane per la prima volta, rivelando una tecnica adatta per strategie terapeutiche.
Potrebbe esserci solo un piccolo cambiamento nel genoma, ma questa piccola differenza può essere pericolosa per la vita: quasi tutte le distrofie muscolari sono innescate da uno specifico gene difettoso. Indipendentemente da quanto siano diverse le mutazioni in questo campione di circa 50 disturbi, risultano tutte in una risposta abbastanza simile. “A causa del difetto genetico, si verificano cambiamenti nella struttura e nella funzione muscolare in modo che i malati sperimentino un’atrofia muscolare progressiva“, spiega Simone Spler, Professore e Direttore, Laboratorio di Miologia, Centro di Ricerca Sperimentale e Clinica
L’ECRC è un’istituzione congiunta del Max Delbrück Center for Molecular Medicine con sede a Berlino nell’Associazione Helmholtz (MDC) e Charité – Universitätsmedizin Berlin. Questa condizione è potenzialmente fatale, in particolare se i muscoli cardiaci o respiratori sono disturbati.
Il metodo si è già dimostrato efficace nei topi
Spuler e i suoi colleghi vogliono contestare il fatto che le distrofie muscolari siano attualmente incurabili. Il loro articolo più recente, pubblicato sulla rivista Molecular Therapy Nucleic Acids, getta le basi per uno studio clinico in cui un trattamento sviluppato da ECRC sarà testato per la prima volta su pazienti con atrofia muscolare ereditaria.
La Dr.ssa Helena Escobar, ricercatrice post-dottorato nel laboratorio di Spuler e insieme al suo co-autore del presente articolo, spiega: “Da diversi anni perseguiamo l’idea di prelevare cellule staminali muscolari da pazienti malati, utilizzando CRISPR-Cas9 per correggere i geni difettosi e quindi iniettare nuovamente le cellule trattate nei muscoli in modo che possano proliferare e formare nuovo tessuto muscolare”.
I ricercatori hanno precedentemente dimostrato che l’approccio funzionava nei topi con atrofia muscolare.
“Eppure il nostro metodo aveva un problema“, aggiunge Escobar, “Abbiamo introdotto le istruzioni genetiche per l’editor del gene nelle cellule staminali usando i plasmidi, che sono molecole di DNA circolari a doppio filamento derivate da batteri “. Tuttavia, i plasmidi possono incorporarsi accidentalmente nel genoma a doppio filamento delle cellule umane, causando effetti indesiderati difficili da valutare. ” Ciò ha reso questo metodo inadatto per il trattamento dei pazienti “, afferma Escobar.
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Atrofia muscolare: correzione mirata dei difetti genetici
Di conseguenza, i ricercatori hanno deciso di trovare un’altra soluzione. L’ hanno scoperta nel tipo di RNA messaggero (mRNA), una molecola di RNA a filamento singolo che ha ottenuto un’attenzione significativa come componente importante di due vaccini Covid-19. “Nei vaccini, le molecole di mRNA contengono le istruzioni genetiche per costruire la proteina spike del virus, che l’agente patogeno usa per invadere le cellule umane ”, spiega Christian Stadelmann
Stadelmann è tra gli autori lead dello studio, insieme a Silvia Di Francescantonio dello stesso gruppo. ” Nel nostro lavoro utilizziamo molecole di mRNA che contengono le istruzioni per la costruzione dello strumento di modifica genetica “, dice Stadelmann.
Gli scienziati hanno utilizzato l’elettroporazione, che rende in parte le membrane cellulari più suscettibili alle molecole più grandi, per inserire l’mRNA nelle cellule staminali. “Con l’aiuto dell’mRNA contenente le informazioni genetiche e un colorante fluorescente verde, abbiamo innanzitutto dimostrato che le molecole di mRNA sono entrate in quasi tutte le cellule staminali “, spiega Stadelmann.
I ricercatori hanno quindi utilizzato una molecola appositamente modificata sulla superficie delle cellule staminali muscolari umane per dimostrare che la procedura potrebbe essere utilizzata per correggere le deformità geniche in modo mirato.
È in corso una sperimentazione clinica che utilizza CRISPR-Cas9 per il trattamento dell’atrofia muscolare
Alla fine, i ricercatori hanno utilizzato uno strumento equivalente all’editor del gene CRISPR-Cas9, che non divide il DNA, ma lo modifica solo in un punto con estrema precisione.
” Questo ci consente di lavorare con una precisione ancora maggiore, ma questo strumento non è adatto a tutte le mutazioni che causano la distrofia muscolare “, afferma Stadelmann. Negli esperimenti sulle piastre di Petri, Stadelmann e i suoi colleghi hanno ora dimostrato che le cellule staminali muscolari rettificate sono altrettanto abili a fondersi l’una con l’altra e creare fibre muscolari giovani quanto le cellule sane. “Stiamo ora pianificando di avviare un primo studio clinico con cinque/sette pazienti affetti da distrofia muscolare verso la fine dell’anno“, aggiunge Spuler che afferma inoltre che il Paul-Ehrlich-Institut (PEI), per i vaccini e la biomedicina, responsabile dell’approvazione degli studi clinici, ha sostenuto l’idea in una riunione consultiva.
Naturalmente, non ci si possiamo aspettare miracoli”, dice Spuler, aggiungendo: “ I malati che sono in sedia a rotelle non si alzeranno e inizieranno a camminare dopo la terapia. Ma per molti pazienti è già un grande passo avanti quando un piccolo muscolo importante per la presa o la deglutizione funziona di nuovo meglio. L’idea di riparare muscoli più grandi, come quelli necessari per stare in piedi e camminare, è già allo studio“.
Tuttavia, affinché questa diventi una vera terapia, gli strumenti molecolari devono diventare così sicuri da poter essere presentati senza esitazione, non solo nelle cellule staminali muscolari isolate, ma anche efficacemente nel muscolo degenerato.
