Sindrome di Rett-Iimmagine Credit public domain.
I ricercatori, guidati da Sanchita Bhatnagar, ricercatrice dell’UC Davis Health, hanno sviluppato una promettente terapia genica che potrebbe curare la sindrome di Rett. La terapia agisce riattivando i geni sani ma silenti, responsabili di questa rara malattia e potenzialmente di altre patologie legate al cromosoma X, come la sindrome dell’X fragile.
I loro risultati sono stati pubblicati su Nature Communications.
Informazioni sulla sindrome di Rett
La sindrome di Rett è una malattia genetica che colpisce principalmente le ragazze. È causata da un gene difettoso, MECP2, situato sul cromosoma X. Questo gene contiene le istruzioni per la sintesi della proteina MeCP2.
Le ragazze con sindrome di Rett potrebbero avere una quantità insufficiente di questa proteina o la loro proteina potrebbe non funzionare correttamente. Questa carenza proteica può causare una serie di sintomi, tra cui perdita della parola, difficoltà nei movimenti delle mani, difficoltà respiratorie e convulsioni.
Geni silenziati
Le donne hanno due cromosomi X (XX). In ogni cellula, un cromosoma X viene silenziato casualmente in un processo noto come inattivazione del cromosoma X (XCI). Nelle ragazze con sindrome di Rett, il cromosoma silenziato contiene una copia sana di MECP2.
“Il nostro studio ha esaminato la riattivazione del cromosoma X silenziato che porta il gene sano. Ha dimostrato che la riattivazione del gene è possibile e può invertire i sintomi”, dice Sanchita Bhatnagar, autrice senior dello studio.
Bhatnagar è Professoressa associata presso il Dipartimento di Microbiologia e Immunologia Medica dell’UC Davis e dirige il Bhatnagar Laboratory. È assistente responsabile del programma di ricerca presso l’UC Davis Comprehensive Cancer Center e ricercatrice presso il MIND Institute.
Molecole spugnose per superare il potere di silenziamento dei microRNA
Il nuovo studio ha effettuato uno screening genomico per identificare piccole molecole di RNA (microRNA) coinvolte nell’XCI e nel silenziamento genico legato al cromosoma X. Ha scoperto che il microRNA-106a (miR-106a) era attivo nello spegnimento dei cromosomi X e del gene MECP2.
Il team ha testato se il blocco di miR-106a potesse indebolire l’effetto silenziante e “risvegliare” il gene sano dormiente. A tal fine, i ricercatori hanno utilizzato un modello murino femmina di sindrome di Rett e un vettore di terapia genica sviluppato dalla Professoressa Kathrin Meyer presso il Nationwide Children’s Hospital. Il vettore ha rilasciato una speciale molecola a base di DNA che agisce come una “spugna” attraendo miR-106a. La molecola riduce la disponibilità di miR-106a sul cromosoma X, fornendo una finestra terapeutica per l’attivazione genica e la produzione di MeCP2.
Risultati impressionanti
I risultati sono stati davvero impressionanti: i topi trattati hanno vissuto più a lungo e hanno mostrato migliori capacità motorie e cognitive rispetto a quelli non trattati. Lo studio ha anche mostrato un miglioramento significativo delle irregolarità respiratorie nei topi trattati.
“La cellula malata ha la sua cura. Con la nostra tecnologia, le stiamo semplicemente rendendo consapevole della sua capacità di sostituire il gene difettoso con un gene funzionale“, ha spiegato Bhatnagar. “Anche una piccola quantità di questa espressione genica (attivazione) ha un beneficio terapeutico”.
È importante sottolineare che il modello murino di Rett ha reagito bene al trattamento.
“Il nostro approccio basato sulla terapia genica, mirato al silenziamento del cromosoma X, ha mostrato un miglioramento significativo di diversi sintomi della sindrome“, ha affermato Bhatnagar. “Le ragazze con sindrome di Rett presentano una vasta gamma di sintomi, mobilità limitata e difficoltà a comunicare. Soffrono di apnea e convulsioni. Sarebbe un cambiamento radicale se potessimo aiutarle a invertire alcuni dei loro sintomi, in modo che possano parlare se hanno fame o camminare per bere qualcosa. E se potessimo prevenire queste crisi e questi episodi di apnea, o semplicemente ridurli?“.
Spiegano gli autori:
“L’inattivazione del cromosoma X (XCI) è un meccanismo di silenziamento epigenetico che bilancia l’espressione genica legata al cromosoma X tra le femmine XX e i maschi XY. L’XCI è un processo coordinato in più fasi che include il conteggio dei cromosomi X per silenziarli tutti tranne uno, la scelta casuale del cromosoma X inattivo (X i ) e il silenziamento diffuso lungo il cromosoma X. Molte di queste funzioni sono moderate da lunghi RNA non codificanti (lncRNA) arricchiti nel cromosoma X. Di particolare interesse è lncRNA Xist , che ricopre l’X i per tutta la lunghezza in cis e induce uno stato eterocromatinico dinamico repressivo. Meccanicisticamente, lncRNA Xist è legato alle modifiche degli istoni, alla metilazione del DNA nelle isole CpG, al rimodellamento nucleosomiale, alla compattazione della cromatina e al riposizionamento di X i verso la periferia nucleare. Resta da capire come questi pathway diversificati e incentrati su Xist collaborino per avviare e mantenere XCI. Un’analisi funzionale e strutturale completa ha identificato motivi ripetitivi altamente conservati nella regione 5′ di Xist , denominati ripetizione A (RepA), fondamentali per il silenziamento del cromosoma X. L’inattivazione del cromosoma X (XCI) è indotta dai geni Xist , che codificano per proteine e RNA non codificanti lunghi. Tuttavia, il ruolo della funzione dei piccoli RNA non codificanti nell’XCI rimane sconosciuto. Il nostro screening genomico CRISPR/Cas9 con perdita di funzione nei fibroblasti femminili ha identificato i microRNA (miRNA) come regolatori dell’XCI. Una scoperta sorprendente è l’identificazione di miR106a tra i principali candidati dello screening. La perdita di miR106a è accompagnata da un’alterazione dell’interattoma Xist , che porta alla dissociazione e alla destabilizzazione di Xist . L’interferenza di XCI tramite l’inibizione di miR106a ha implicazioni terapeutiche per le ragazze affette da sindrome di Rett (RTT) con un gene MECP2 legato al cromosoma X difettoso . In questo studio, abbiamo scoperto che l’inibizione di miR106a migliora significativamente diversi aspetti della patologia RTT: aumenta la durata della vita, migliora l’attività locomotoria e il comportamento esplorativo e riduce la variabilità respiratoria. I nostri risultati suggeriscono che il targeting miR106a offre una strategia terapeutica fattibile per la RTT e altri disturbi neuroevolutivi monogenici legati al cromosoma X”.
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La sindrome non ha ancora una cura. Per le famiglie colpite dalla sindrome di Rett, questa scoperta porta con sé la speranza che un giorno un trattamento possa cambiare la vita. Questo approccio potrebbe funzionare anche per patologie simili causate da geni legati al cromosoma X.
Prima di passare alle sperimentazioni cliniche, i ricercatori devono condurre studi sulla sicurezza per valutare ulteriormente la potenza del trattamento e il dosaggio corretto.
Fonte: Nature Communications