Retinite pigmentosa: sperimentato CRISPR per ripristinare la funzionalità retinica nei topi

 I ricercatori della Columbia University hanno sviluppato una nuova tecnica per il potente strumento di modifica dei geni CRISPR per ripristinare la funzionalità retinica nei topi affetti da una malattia degenerativa della retina, la retinite pigmentosa. Questa è la prima volta che i ricercatori hanno applicato con successo la tecnologia CRISPR a un tipo di malattia ereditaria nota come disturbo dominante. Questo stesso strumento potrebbe funzionare in centinaia di malattie, tra cui la malattia di Huntington, la sindrome di Marfan e le distrofie corneali.

Lo studio è stato pubblicato online oggi su Ophthalmology, la rivista dell’American Academy of Ophthalmology.

Stephen H. Tsang ed i suoi colleghi hanno cercato di creare uno strumento CRISPR più agile in modo che possa trattare più pazienti, indipendentemente dal loro profilo genetico individuale. Il Dr. Tsang chiama la tecnica “chirurgia del genoma” perché elimina il gene cattivo e lo sostituisce con un normale gene funzionante. Il Dr.Tsang si aspetta che le prove umane inizino tra tre anni.

La chirurgia del genoma sta arrivando“, ha detto il Dr. Tsang. “L’oftalmologia sarà la prima a usare la chirurgia del genoma, prima del resto della medicina”.

La retinite pigmentosa è un gruppo di malattie genetiche ereditarie rare causate da uno degli oltre 70 geni. Implica la rottura e la perdita di cellule nella retina, il tessuto sensibile alla luce che riveste la parte posteriore dell’occhio. Normalmente colpisce durante l’infanzia e progredisce lentamente, influenzando la visione periferica e la capacità di vedere di notte. La maggior parte delle persone affette dalla condizione perderà la vista prima dell’età adulta e diventerà non vedente entro i 40 anni. Non esiste una cura. Si stima che colpisca circa 1 persona su 4.000 in tutto il mondo.

Da quando è stata introdotta nel 2012, la tecnologia di modifica dei geni nota come CRISPR (Clustered Regularly interspaced Short Palindromic Repeats) ha rivoluzionato la velocità e la portata con cui gli scienziati possono modificare il DNA delle cellule viventi. Gli scienziati hanno utilizzato la tecnica su una vasta gamma di applicazioni, dalle piante(pomodori senza semi) alla produzione di animali (suinetti più magri). Ma per quanto incredibile sia la chirurgia del genoma, CRISPR ha alcuni difetti da superare prima della sua applicazione nel trattamento di diverse condizioni degli esseri umani.

Malattie come la retinite pigmentosa autosomica dominante rappresentano una sfida speciale per i ricercatori. Nei disordini autosomici dominanti, la persona eredino solo una copia di un gene mutato dai genitori e un gene normale su una coppia di cromosomi autosomici. Quindi, la sfida per gli scienziati che confidano in CRISPR è di modificare solo la copia mutante senza alterare quella sana.

Al contrario, le persone con disturbi autosomici recessivi ereditano due copie del gene mutante. Quando due copie del gene sono mutate, il trattamento implica un approccio più semplice, in una sola fase, della semplice sostituzione del gene difettoso. Attualmente, ci sono sei aziende farmaceutiche che perseguono terapie geniche per la forma recessiva della retinite pigmentosa; nessuno sta ancora sviluppando una terapia per la forma dominante.

( Vedi anche:Retinite pigmentosa: nuova strategia previene la cecità nei topi).

Le cose potrebbero presto cambiare e questo perché il Dr. Tsang e colleghi hanno escogitato una strategia migliore per trattare la malattia autosomica dominante che ha permesso loro di ritagliare il vecchio gene e sostituirlo con un buon gene, senza alterare la sua normale funzione. Questa cosiddetta strategia “ablate-and-replace” può essere utilizzata per sviluppare set di strumenti CRISPR per tutti i tipi di mutazioni che risiedono nello stesso gene e non è esclusiva per un tipo di mutazione. Ciò è particolarmente utile quando molti tipi di mutazioni possono portare allo stesso disturbo. Ad esempio, una qualsiasi delle 150 mutazioni nel gene della rodopsina può causare retinite pigmentosa. Poiché la tecnica del Dr. Tsang può essere applicata in modo indipendente dalla mutazione, rappresenta una strategia più rapida e meno costosa per superare la difficoltà di trattare i disturbi dominanti con la chirurgia del genoma.

In genere, i ricercatori di CRISPR progettano una breve sequenza di codice chiamata guida RNA che corrisponde al bit che vogliono sostituire. Collegano l’RNA guida a una proteina chiamata Cas9 e insieme vagano nel nucleo della cellula fino a trovare un pezzo di DNA corrispondente. Cas9 decomprime il DNA e spinge l’RNA guida. Quindi elimina il codice errato e convince la cellula ad accettare il buon codice, utilizzando il meccanismo di riparazione genica naturale della cellula.

Invece di usare un solo RNA guida, il Dr. Tsang ha progettato due RNA guida per trattare la retinite pigmentosa autosomica dominante causata da variazioni nel gene della rodopsina, un importante bersaglio terapeutico perché le mutazioni in esso causano circa il 30 percento della retinite pigmentosa autosomica dominante e il 15 percento di tutte le distrofie retiniche ereditarie.

Il Dr. Tsang ha scoperto che l’uso di due RNA guida invece di uno aumentava la possibilità di eliminare il gene cattivo dal 30% al 90%. I ricercatori hanno combinato questo strumento di chirurgia del genoma con una tecnica di sostituzione del gene utilizzando un virus adeno-associato per portare una versione sana del gene nella retina.

Un altro vantaggio è che questa tecnica può essere utilizzata in cellule non in divisione, il che significa che potrebbe attivare terapie geniche che si concentrano su cellule adulte come le cellule dell’occhio, del cervello o del cuore. Fino ad ora, CRISPR è stato applicato in modo più efficiente nella cellele che si dividono rispetto alle cellule non divisorie.

Il Dr. Tsang ha utilizzato un test di visione obiettivo per valutare i topi dopo il trattamento e per mostrare un miglioramento significativo della funzione retinica. Un elettroretinogramma viene in genere utilizzato per valutare la salute della retina negli esseri umani. L’esame mette alla prova la salute della retina in modo molto simile a un elettrocardiogramma (ECG) per testare la salute del cuore.

Precedenti studi CRISPR per le malattie retiniche si sono basati su una misura meno oggettiva che consiste nel valutare quanto spesso il topo gira la testa in direzione di una fonte di luce. Il dott. Tsang ha usato l’elettroretinografia per dimostrare che la degenerazione retinica rallentava negli occhi trattati rispetto agli occhi non trattati.

Fonte: EurekAlert