Le prove CRISPR stanno per iniziare nelle persone, ma non sappiamo ancora quanto funzioni bene nelle scimmie

Gli studi sulle scimmie sembrano incoraggianti, ma mostrano che c'è ancora molto da imparare sulla tecnologia di modifica genetica. Di

• Emily Mullin pagina di archivio

11 aprile 2018

VCG | Getty

A volte quest'anno, le persone negli Stati Uniti e in Europa inizieranno a farsi curare per malattie utilizzando lo strumento di modifica genetica CRISPR, ma rimane una grande domanda: funzionerà davvero?

I nostri cugini primati potrebbero avere la risposta.

Il primo utilizzo di CRISPR per modificare le cellule umane in un piatto è stato segnalato nel 2013. Da allora è stato pubblicizzato come un modo semplice per alterare il DNA delle persone, promettendo di bandire quelle che sono attualmente malattie letali o per tutta la vita con un unico trattamento che le fissa a livello genetico radice.

Ma poiché il taglio del DNA cambierebbe in modo permanente il genoma di qualcuno, gli scienziati devono assicurarsi che CRISPR sia sicuro ed efficace prima di utilizzarlo nelle persone. I topi non sono sempre un modo accurato per prevedere come reagiranno gli esseri umani a una nuova terapia, quindi gli scienziati spesso si rivolgono alle scimmie come gold standard nella ricerca diretta alla clinica.

Al momento, non ci sono molti dati pubblicati sull'uso di CRISPR nelle scimmie, ma i primi risultati di piccoli studi indicano la prospettiva di una cura per alcune malattie e le sfide in altri casi.

Alcuni degli esperimenti CRISPR in corso nelle scimmie coinvolgono disturbi del sangue come l'anemia falciforme e la beta talassemia. Il CRISPR potrebbe essere l'ideale per entrambe le malattie, pensano gli scienziati, perché ciascuna è causata da mutazioni in un singolo gene che produce l'emoglobina, la proteina nei globuli rossi che trasporta l'ossigeno in tutto il corpo. Entrambe le malattie potrebbero essere riparate con un singolo taglio genetico.

L'idea è quella di utilizzare CRISPR per eliminare una certa sezione del DNA e attivare un interruttore per produrre un tipo di emoglobina fetale che di solito si spegne dopo la nascita. Ciò darebbe ai pazienti una quantità sufficiente di emoglobina sana per eliminare qualsiasi sintomo di malattia.

Ricercatori come Cynthia Dunbar del National Institutes of Health stanno testando questo approccio nelle cellule staminali che formano il sangue che si trovano nel midollo osseo. Queste cellule vengono estratte dalle scimmie, alterate con CRISPR in un laboratorio e quindi reinfuse nel midollo delle scimmie per crescere e produrre nuovi globuli sani.

Alzare il livello

Affinché un trattamento sia efficace, una certa percentuale di celle deve essere modificata. Nelle scimmie che sta studiando, dice Dunbar, le cose sembrano inizialmente buone, ma dopo tre o quattro mesi, solo il 5% circa delle cellule ha la modifica necessaria. Per alleviare l'anemia falciforme, probabilmente avresti bisogno di qualcosa che si avvicini al 20 percento, dice.

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Anche Hans-Peter Kiem del Fred Hutchinson Cancer Research Center sta lavorando sul problema dell'anemia falciforme nelle scimmie. Il suo team è stato in grado di estrarre un certo tipo di cellule staminali dal sangue delle scimmie, modificare le cellule con CRISPR e reinserirle negli animali. Il tasso di editing è stato del 40 percento e gli effetti sono durati per più di sei mesi.

Dal momento che le scimmie sono così simili agli umani, non credo che ci sarà una grande sfida nel tradurre questo lavoro in esseri umani, dice Kiem. Usiamo la stessa tecnologia che useremmo nei pazienti.

Una preoccupazione con CRISPR è stata la possibilità che effettui tagli accidentali ad altre parti del genoma che non sono state prese di mira. Kiem afferma di non aver ancora visto nessuno di questi cosiddetti effetti fuori bersaglio nelle scimmie, ma il suo team sta sequenziando i genomi delle scimmie trattate con CRISPR per accertarsene.

L'azienda biotecnologica CRISPR Therapeutics sta utilizzando un approccio simile in uno studio clinico per la beta talassemia che dovrebbe iniziare quest'anno in Europa. La società afferma che prevede anche di chiedere alle autorità di regolamentazione di dare il via libera a uno studio sul trattamento dell'anemia falciforme nelle persone.

Modificare l'occhio

Editas Medicine, nel frattempo, sta usando le scimmie per testare la sua terapia basata su CRISPR per una sorta di cecità ereditaria.

L'azienda, con sede a Cambridge, nel Massachusetts, vuole correggere un tipo di amaurosi congenita di Leber, una rara malattia genetica che causa una grave perdita della vista. Alcune persone con esso nascono cieche o iniziano a perdere la vista quando sono ancora molto giovani.

Charles Albright, direttore scientifico di Editas, afferma che il suo team ha utilizzato CRISPR per correggere la mutazione che causa la malattia in almeno il 10 percento delle cellule sensibili alla luce, chiamate fotorecettori, negli occhi delle scimmie. Il trattamento viene iniettato direttamente nell'occhio.

Ciò non sarebbe sufficiente per riportare un normale senso della vista, ma Albright afferma che consentirebbe ai pazienti di vedere ragionevolmente bene e forse di vivere in modo più indipendente.

Pensiamo di avere il potenziale per ripristinare la capacità dei fotorecettori di rilevare la luce, che è il primo passo per essere in grado di costruire la visione, dice. Nel 2015, Editas ha affermato che la terapia sarebbe stata testata sulle persone entro il 2017, ma ha dovuto ritardare l'inizio della sua prima sperimentazione clinica a causa di un problema di produzione. L'azienda ora intende chiedere l'approvazione della Food and Drug Administration statunitense quest'anno per iniziare lo studio.

Eliminazioni

Ma ecco il trucco: le scimmie su cui Dunbar e Kiem hanno lavorato non avevano l'anemia falciforme. Invece di cercare segni di miglioramento dei sintomi, hanno utilizzato un esame del sangue per misurare il livello di emoglobina fetale nei corpi degli animali. Allo stesso modo, le scimmie Editas non hanno perdita della vista: gli scienziati hanno prelevato il tessuto dalle retine degli animali e sequenziato il DNA per confermare di aver apportato la modifica corretta.

I ricercatori potrebbero avere un'idea migliore se una terapia CRISPR nelle scimmie si tradurrà in cure per le persone se gli animali avessero le stesse mutazioni che causano malattie degli esseri umani.

Anche in questo caso, l'editing genetico può aiutare. Jon Hennebold, un ricercatore presso l'Oregon National Primate Research Center, sta iniettando CRISPR in embrioni di scimmia per allevare animali con equivalenti geneticamente più precisi delle malattie umane.

L'obiettivo è disabilitare alcuni segmenti del DNA per ricreare mutazioni note per causare malattie negli esseri umani. Questi embrioni possono quindi essere utilizzati per inseminare artificialmente femmine di scimmia, che daranno alla luce scimmie che ospitano mutazioni genetiche quasi identiche a quelle degli esseri umani.

Hennebold sta cercando di creare questi modelli knockout per malattie umane come la cecità ereditaria e la sordità, tra gli altri disturbi. Il suo laboratorio non ha ancora allevato con successo tali scimmie: i ricercatori stanno modificando gli embrioni e testandoli per assicurarsi che abbiano apportato le mutazioni desiderate. Il prossimo passo sarà il trasferimento di tali embrioni in scimmie femmine per generare prole viva che potrà essere utilizzata per studi successivi.

In questo momento, stiamo cercando di creare un magazzino o una libreria di embrioni rilevanti per diverse malattie, afferma Hennebold.

Se il lavoro appare lento e scrupoloso, è perché lo è. Hennebold afferma che gli scienziati devono muoversi con cautela negli studi clinici sull'uomo di CRISPR perché è stato fatto così poco lavoro sulle scimmie. C'è ancora una domanda se CRISPR causerà reazioni immunitarie, ad esempio, e gli effetti fuori bersaglio sono una preoccupazione.

Semplicemente non sappiamo abbastanza su cosa fa al di fuori della regione che vogliamo modificare, dice.

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