Sindrome di Down-immagine: la modificazione CRISPR migliora l’efficienza dell’integrazione di EGFP nel locus genico APP delle cellule HEK293. Fonte: Proceedings of the National Academy of Science
Gli scienziati hanno compiuto un passo importante verso una terapia genica che un giorno potrebbe disattivare il materiale genetico in eccesso responsabile della sindrome di Down (SD). La sindrome di Down è una condizione genetica causata dalla presenza di un cromosoma 21 in più (e di conseguenza centinaia di geni in triplicato) che porta a problemi di sviluppo e neurologici. Secondo la National Down Syndrome Society di Washington, circa 1 bambino su 640 negli Stati Uniti nasce con la sindrome di Down. Questo la rende la condizione cromosomica più comune.
La terapia genica tradizionale si concentra su uno o due geni, ma con questo approccio, gli scienziati del Beth Israel Deaconess Medical Center e della Harvard Medical School hanno trovato un modo per silenziare contemporaneamente gran parte dell’attività del cromosoma in eccesso nella cellula.
I dettagli della loro ricerca sono pubblicati in un articolo sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences
Un nuovo modo di utilizzare uno strumento di modifica genetica
Durante il normale sviluppo, ogni individuo di sesso femminile possiede due cromosomi X nella maggior parte delle cellule. Per evitare una doppia dose di istruzioni genetiche, un gene chiamato XIST disattiva naturalmente uno dei cromosomi.
Il team ha utilizzato una versione modificata della tecnica di editing genetico CRISPR/Cas9 (spesso utilizzata come forbici molecolari per tagliare o modificare le sequenze di DNA) per inserire il gene XIST nel cromosoma 21 in eccesso e silenziarlo.
Hanno testato la loro tecnica in laboratorio utilizzando cellule staminali umane contenenti un cromosoma 21 in più. Dopo aver condotto diversi esperimenti, il team ha scoperto che CRISPR era efficace nell’inserire il gene silenziatore XIST esattamente dove doveva essere. Come hanno osservato nel loro articolo: “Il nostro metodo CRISPR modificato ha migliorato significativamente l’ efficienza di integrazione (dal 20 al 40%) del lungo gene XIST (14 kb) in un cromosoma 21 in più”.
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Abstract:
“La sindrome di Down (DS) è causata dalla trisomia 21 e non dispone ancora di una terapia mirata a livello molecolare. Studi precedenti hanno dimostrato che l’espressione ectopica del long non-coding RNA XIST può silenziare epigeneticamente il cromosoma 21 in eccesso, ma limitazioni tecniche, tra cui la bassa efficienza di integrazione genica, ne hanno ostacolato la traslazione clinica. In questo lavoro, presentiamo un approccio basato su CRISPR che migliora significativamente l’efficienza e la specificità dell’integrazione di XIST in una copia extra del cromosoma 21. Attraverso la progettazione di una fusione Cas9-esonucleasi, la creazione di sgRNA specifici per SNP e il potenziamento dell’appaiamento del DNA donatore-accettore, otteniamo un miglioramento significativo nell’efficienza di silenziamento. I nostri risultati dimostrano una correzione trascrizionale parziale del dosaggio genico trisomico e offrono una piattaforma scalabile e mirata per la terapia cromosomica nella sindrome di Down e in altre aneuploidie”.
Prossimi passi
Sebbene questo nuovo approccio non abbia silenziato i cromosomi nella maggior parte delle cellule, rappresenta una svolta significativa e una preziosa dimostrazione di fattibilità. Suggerisce infatti che potrebbe essere possibile colpire una specifica copia cromosomica nelle cellule senza causare danni diffusi alle altre.
Il trattamento basato su questa tecnica potrebbe non essere immediatamente disponibile, ma rappresenta un inizio significativo, come riconoscono gli scienziati. “Il metodo CRISPR modificato con XIST apre la strada al trattamento terapeutico della sindrome di Down e di altre aneuploidie”.
Prima che ciò accada, ulteriori studi dovranno confermare che questi cambiamenti non abbiano effetti indesiderati. Inoltre, saranno necessari modelli animali non solo per replicare quanto fatto dal team, ma anche per dimostrare che silenziare il cromosoma in eccesso potrebbe migliorare la salute fisica e cognitiva.