Tecnica CRISPR non-editing-immagine credit public domain.
Dopo un infarto, il cuore fatica a recuperare e mantenere l’energia. Un terzo dei pazienti sviluppa insufficienza cardiaca come conseguenza di ciò, una condizione che colpisce 6,8 milioni di americani e comporta un rischio elevato per tutta la vita: si prevede che 1 adulto su 4 negli Stati Uniti sviluppi la condizione nel corso della vita. Questo rende la ricerca di un trattamento duraturo, una priorità medica.
Poiché l’insufficienza cardiaca è fondamentalmente una crisi energetica per il cuore, i mitocondri, organelli che vivono all’interno della maggior parte delle cellule e producono l’energia di cui le cellule hanno bisogno per funzionare, potrebbero essere un alleato fondamentale nella guarigione. Utilizzando una tecnica basata su CRISPR, i ricercatori della Rice University e del Baylor College of Medicine hanno indotto le cellule cardiache ad aumentare la produzione di mitocondri a livelli ottimali, aprendo la strada a una nuova terapia per l’insufficienza cardiaca.
Ricerche precedenti hanno dimostrato che l’attivazione di geni specifici può aumentare il numero e la funzionalità dei mitocondri. Tuttavia, le vecchie strategie costringevano le cellule a un sovraccarico, causando malfunzionamenti cellulari. “Abbiamo utilizzato una nuova tecnica che controlla i percorsi di regolazione interna, consentendo alla cellula di produrre più mitocondri in modo sicuro senza esaurirli”, dice Mario Escobar, Professore associato di ricerca in bioingegneria alla Rice e primo autore di uno studio pubblicato su Molecular Therapy.
CRISPR, ovvero brevi ripetizioni palindromiche raggruppate regolarmente interspaziate, è una tecnologia rivoluzionaria di editing genetico che ha reso possibile individuare e modificare geni specifici, consentendo scoperte terapeutiche nella cura della cecità ereditaria, della distrofia muscolare e, più recentemente, della malattia di Huntington.
I ricercatori hanno sviluppato un sistema CRISPR non-editing che regola specificamente l’espressione genica e funziona come un interruttore “on”, inducendo la cellula ad assemblare più mitocondri.
Isaac Hilton, Professore associato di bioingegneria alla Rice University e autore corrispondente dello studio, ha affermato che “ciò che rende questo lavoro potente è il livello di controllo”.
“Piuttosto che forzare la cellula a sovrapprodurre un gene, abbiamo utilizzato CRISPR per stimolare e perfezionare i suoi sistemi di regolazione naturali in modo misurato”, ha affermato Hilton. “Questo ci consente di aumentare le prestazioni mitocondriali preservando l’equilibrio nella cellula, che è un requisito fondamentale per una traduzione clinica sicura”.
Testato su diversi tipi di cellule umane, il sistema ha aumentato con successo la produzione della proteina regolatrice, amplificando la funzione mitocondriale e i livelli di energia cellulare. Fondamentalmente, quando applicato ai cardiomiociti umani – le cellule cardiache responsabili delle contrazioni di pompaggio – il sistema ha migliorato il loro tasso di consumo di ossigeno, un indicatore di una migliore funzione mitocondriale. I ricercatori hanno riscontrato miglioramenti simili nella funzione mitocondriale quando hanno testato il sistema su un modello animale e su tessuto cardiaco umano adulto donato da cuori sani e malati.
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“Questi risultati sono molto promettenti per lo sviluppo di futuri trattamenti per l’insufficienza cardiaca e altre malattie metaboliche“, ha affermato Escobar.
Gli attuali trattamenti per l’insufficienza cardiaca si concentrano sulla riduzione del fabbisogno energetico cardiaco per compensare la ridotta disponibilità energetica.
“Gli approcci convenzionali possono causare ulteriori complicazioni nel tempo poiché non affrontano la radice del problema”, ha affermato Ravi Ghanta, Professore di chirurgia al Baylor e coautore corrispondente dello studio. “Dato che si prevede che l’insufficienza cardiaca diventerà più diffusa, è particolarmente importante concentrare i nostri sforzi sullo sviluppo di trattamenti efficaci. Questo lavoro rappresenta un passo importante in questa direzione”.
Fonte: Rice University