Armare gli organismi con CRISPR per combattere la malattia di Huntington e la SLA

Salute dell'Università di San Diego.

Lo strumento di modifica genetica CRISPR si basa su un sistema di difesa naturale incorporato nelle cellule batteriche che riconosce e distrugge il DNA virale invasore.

E se potessimo aggiungere lo stesso meccanismo di attacco alle nostre stesse cellule? Una startup biotecnologica, Locana , sta cercando di farlo inserendo il macchinario CRISPR nelle cellule umane per preparare il corpo a combattere la malattia di Huntington e la sclerosi laterale amiotrofica, nota anche come malattia di Lou Gehrig.

Per farlo, Gene Yeo, cofondatore dell'azienda e professore di medicina cellulare e molecolare presso l'Università della California, San Diego, School of Medicine, sta riproponendo CRISPR per perseguire un obiettivo diverso: l'RNA, la molecola messaggera coinvolta nel trasferimento e decodificare le informazioni genetiche immagazzinate nel DNA.

In malattie come la SLA, l'Huntington e alcuni tipi di distrofia muscolare, l'RNA si accumula e produce proteine ​​aberranti che causano la malattia. Yeo dice di essere particolarmente interessato a queste malattie perché non hanno terapie efficaci e possono essere fatali. Vuole usare CRISPR per distruggere gli RNA tossici e invertire gli effetti devastanti della malattia.

Normalmente, CRISPR utilizza una proteina affettatrice chiamata Cas9 che riconosce e sminuzza il DNA desiderato, eliminando un gene mutato. Yeo e il suo team hanno modificato Cas9 per lasciare in pace il DNA e invece si legano e tagliano l'RNA problematico.

In uno studio pubblicato ad agosto , Yeo e i suoi colleghi hanno utilizzato CRISPR-Cas9 per distruggere le ripetizioni errate nelle sequenze di RNA. Quando è stato testato in laboratorio, lo strumento CRISPR di Yeo ha cancellato il 95% o più di questi nodi di RNA nelle cellule che ospitano la malattia di Huntington e un tipo di SLA.

I ricercatori hanno anche testato l'approccio su una forma di distrofia muscolare ereditaria, chiamata distrofia miotonica. Sono stati in grado di eliminare il 95 percento degli RNA difettosi nelle cellule muscolari prelevate dai pazienti. Dopo aver applicato CRISPR, le cellule una volta malate assomigliavano a quelle sane. Yeo pensa che più di 20 malattie genetiche causate da ripetizioni di RNA tossici potrebbero essere potenzialmente trattate in questo modo.

Tuttavia, abbattere questi RNA è solo temporaneo. L'RNA si rigenera costantemente, quindi il suo livello nelle cellule alla fine torna alla normalità dopo alcuni giorni o una settimana. Yeo afferma che in realtà è un vantaggio dell'utilizzo di CRISPR per mirare all'RNA anziché al DNA: gli effetti non sono duraturi.

Con il targeting dell'RNA, non ci sono danni permanenti e irreversibili al genoma, afferma Yeo.

Ciò consentirà agli scienziati di apportare modifiche temporanee all'RNA e di testarne gli effetti negli animali prima di iniettare alle persone una terapia CRISPR sperimentale. Yeo e altri laboratori stanno progettando molecole che potrebbero interrompere questo processo se qualcosa va storto.

Una terapia con un effetto temporaneo funzionerebbe meglio in alcuni casi, ad esempio per condizioni che non sono pericolose per la vita o malattie infettive che richiederebbero solo un trattamento a breve termine. Ma per curare la SLA o la Malattia di Huntington nel corso della vita di una persona, è necessario qualcosa che duri più a lungo di pochi giorni o una settimana.

Quindi Yeo sta progettando una capsula virale per trasportare il macchinario CRISPR nelle cellule giuste. Queste navette di consegna virale permetterebbero alla proteina Cas di rimanere nelle cellule di una persona più a lungo, idealmente per anni, trasformando Cas in un mini-arsenale per tenere a bada l'RNA indisciplinato.

Mitchell O'Connell, assistente professore di biochimica e biofisica presso l'Università di Rochester Medical Center, afferma che l'approccio richiederebbe probabilmente trattamenti ripetuti nel corso degli anni. È diverso dall'uso di CRISPR per la modifica del DNA, che sarebbe un'iniezione o una procedura una tantum.

O'Connell e altri che studiano CRISPR per mirare all'RNA pensano che questa caratteristica potrebbe rendere l'approccio più sicuro dell'editing del DNA. L'uso di CRISPR per modificare i geni comporta il rischio di mutazioni fuori bersaglio, tagli genetici indesiderati che potrebbero causare gravi effetti collaterali nei pazienti, come il cancro. Finora, Yeo afferma di aver visto pochi effetti fuori bersaglio perseguendo l'RNA. Pensa che sia perché l'RNA è un bersaglio più specifico.

Questo potrebbe essere accelerato più rapidamente perché non è così pericoloso, dice O'Connell.

Anche altri ricercatori sono interessati all'uso di CRISPR per cercare l'RNA. Feng Zhang, ricercatore presso il Broad Institute of MIT e Harvard, ha pubblicato questa settimana una carta dentro Natura , dove ha mostrato che un'altra proteina di taglio nota come Cas13 potrebbe essere utilizzata per rilevare, affettare e tracciare l'RNA nelle cellule umane. In precedenza, il laboratorio di Zhang utilizzava CRISPR-Cas13 per colpire l'RNA nelle cellule batteriche.

Nel nuovo studio, Zhang e i suoi colleghi hanno utilizzato lo stesso sistema di editing CRISPR per ridurre i livelli di RNA espressi da tre geni associati al cancro.

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