Modificare il DNA delle cellule per curare le malattie che non hanno alternative terapeutiche sembra essere la nuova frontiera della scienza biomedica, con le tecniche di editing che permettono di intervenire sulle sequenze dei geni. Una procedura considerata quasi routine grazie alla relativa semplicità di sistemi come l’ormai noto Crispr-Cas9, che non a caso è protagonista anche dell’ultima fatica del team di ricerca di David Liu, dell’Università di Harvard, appena pubblicata da Nature. Introducendo l’enzima Cas9 – componente del pacchetto di editing di Crispr – nelle cellule ciliate dell’orecchio interno (in vivo, quindi) di topolini destinati a perdere l’udito, i ricercatori hanno distrutto il gene mutato Tmc1 responsabile della sordità prevenendo di fatto la morte delle cellule sensoriali.
La sordità ereditaria
Liu e i suoi collaboratori stavano studiando un tipo di sordità genetica ereditaria che si manifesta già dall’infanzia e che negli anni peggiora progressivamente. Questa condizione è causata da una mutazione nel gene Tmc1 ed è sufficiente una sola copia alterata del gene perché la patologia si presenti. Per quanto se ne sa oggi, infatti, il gene Tmc1 codifica per una proteina omonima coinvolta nella conversione in impulso elettrico del segnale sonoro captato dalle cellule ciliate dell’orecchio interno: la presenza della proteina Tmc1 difettosa, però, condiziona in negativo le funzioni cellulari, che degenerano.
Alla luce di ciò, gli scienziati hanno pensato che se si fosse riusciti a eliminare il gene Tmc1 mutato lasciando campo libero alla proteina corretta, forse il decorso della malattia avrebbe potuto arrestarsi. È a questo punto che entra in gioco la tecnica di editing del DNA: lavorando su un modello murino di malattia (i topolini “Beethoven”), i ricercatori hanno sviluppato una strategia innovativa per far entrare l’enzima taglia-e-cuci Cas9 all’interno delle cellule ciliate dell’orecchio interno e per indirizzarlo in modo specifico sul gene mutato per modificarlo e impedire la sintesi della proteina difettosa.
Una guida a RNA molto specifica
Una delle grandi difficoltà (che rende l’impresa dei ricercatori di Harvard così eccezionale) sta nel fatto che la differenza tra il gene Tmc1 sano e quello mutato è davvero minima: cambia una sola lettera, o meglio una coppia di basi azotate, nella loro sequenza, che per il resto è identica.
Come fare, dunque, a intervenire sul gene mutato senza intaccare l’integrità della copia normale? Serviva una guida, una molecola di RNA assemblata in modo da potersi legare in modo motlo specifico sia all’enzima Cas9 sia alla sequenza di DNA del gene Tmc1 mutato. L’obiettivo era portare Cas9 dritto sul suo bersaglio: l’attività enzimatica di taglia-e-cuci conseguente avrebbe comportato la distruzione del gene e l’impossibilità di convertirlo in proteina.
Editing del DNA in vivo
Un’altra peculiarità dell’approccio utilizzato da Liu e dai suoi colleghi è stata la scelta – poco comune – di evitare il trasferimento del sistema di editing genetico all’interno delle cellule viventi attraverso un virus. Il team di Harvard ha invece optato per confezionare il complesso Cas9-RNA all’interno di pacchettini fatti di lipidi: la goccia lipidica ha dimostrato di essere compatibile con la membrana cellulare, con cui si fonde riversando il proprio contenuto all’interno della cellula. L’ingegnoso stratagemma ha funzionato sia in vitro (nei fibroblasti coltivati in laboratorio) sia in vivo, cioè direttamente nelle cellule dell’orecchio interno degli animali.
Dal topo all’essere umano?
Nonostante in vivo il numero di cellule modificate con la tecnica di editing del DNA fosse abbastanza modesto, i dati portati dai ricercatori dimostrano l’efficacia e la sicurezza di questo approccio per intervenire sui meccanismi della sordità ereditaria. I topi Beethoven, geneticamente predisposti per sviluppare sordità come avviene nell’essere umano, hanno avuto comprovato beneficio dal trattamento: rispetto al gruppo di controllo, gli animali trattati reagivano in modo simile a quelli sani in seguito a un forte rumore e anche i test sui tessuti hanno confermato la presenza di cellule ciliate sane. Non è ancora possibile fare previsioni, ma le caratteristiche della strategia di Liu e i risultati raggiunti costituiscono premesse davvero incoraggianti e, con qualche modifica per garantire compatibilità e maggiore efficienza, proiettano verso una prossima applicazione sull’essere umano.
Riferimenti: Nature
