Editing genomico

Editing genomico: che cos'è e a cosa serve? Sarà la terapia del futuro?

L’editing genomico è una tecnologia altamente innovativa che funziona come un “correttore di bozze” del DNA: interviene in maniera precisa per trovare e correggere gli errori genetici all’interno dell’intero genoma. Molti considerano l’editing genomico come la terapia genica del futuro, visto che permetterebbe di correggere un gene difettoso direttamente là dove si trova senza doverne fornire una copia sana dall’esterno.

Una tecnica da Nobel: CRISPR

La vera rivoluzione in questo campo è arrivata nel 2012 con la scoperta del sistema Crispr-Cas9, che ha messo in secondo piano i sistemi di editing denominati nucleasi a dita zinco (zinc-finger nucleases), meganucleasi e TALEN che erano stati utilizzati fino ad allora dai ricercatori di tutto il mondo. CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, espressione traducibile in italiano con brevi ripetizioni palindrome raggruppate e separate a intervalli regolari) ha dimostrato, fin da subito, una potenzialità e una versatilità fino a poco prima inimmaginabili: qualunque tipo di cellula vegetale, animale, inclusa quella umana, può essere modificata geneticamente e la correzione può avvenire anche per un singolo errore, e ovunque nel genoma. Inoltre, questa tecnica è facile da utilizzare, veloce ed economica, tutti fattori che contribuiscono ad ampliarne le potenzialità in ambito terapeutico. Una rivoluzione che ha premiato le sue scopritrici e autrici dell'ormai famoso studio pubblicato su Science nel 2012 - Emmanuelle Charpentier, Direttrice del Max Planck Unit for the Science of Pathogens a Berlino, e Jennifer A. Doudna, Professoressa all’University of California (Berkeley) - a vincere il Premio Nobel per la Chimica 2020 per lo “sviluppo di un metodo di editing genomico” basato su CRISPR.

CRISPR è l’acronimo di “Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats”, ovvero sequenze geniche che si ripetono a intervalli regolari. A CRISPR sono associati i geni Cas ("CRISPR associated", da cui deriva "Crispr-Cas9") che codificano enzimi capaci di tagliare il DNA. Il DNA non viene tagliato in modo casuale, ma in un punto preciso grazie alla presenza di un RNA guida.

Questo sistema è stato originariamente scoperto nei batteri, nei quali agisce come arma di difesa contro i virus - un po' come il sistema immunitario umano - e funziona in maniera molto semplice ma con grande efficienza. Il sistema CRISPR si basa sulla combinazione di due elementi: un enzima Cas e un RNA guida che si appaia al DNA del virus per indicare a Cas il punto in cui tagliare. Come nel caso della terapia genica, anche la strategia di editing basata su CRISPR può essere somministrata in vivo (direttamente nell'organismo) o ex vivo (all'esterno, su cellule vive prelevate dell'organismo).

Ad oggi la ricerca nell’ambito dell’editing genomico spazia dalle malattie genetiche, in particolar modo quelle rare (come la distrofia muscolare di Duchenne, la beta-talassemia e la fibrosi cistica), ai tumori, passando per le malattie neurologiche (Alzheimer e Parkinson), fino alle malattie infettive (HIV). L’utilizzo di CRISPR è inoltre in studio nel campo degli xenotrapianti, in particolare degli organi suini, per la terapia di malattie umane.

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DNA, CRISPR, malattie rare

Un nuovo centro di ricerca, frutto della collaborazione tra rinomati esperti, ha l’obiettivo di studiare l’editing del genoma come potenziale trattamento per molte malattie genetiche, tra cui quelle rare

Tra pochi giorni, il 29 febbraio, si celebrerà la giornata simbolo delle malattie rare, campo in cui l’editing genomico sta diventando sempre più protagonista. È recente la notizia che grazie alla collaborazione tra l’Innovative Genomics Institute (IGI) e la Danaher Corporation è stato fondato il Danaher-IGI Beacon for CRISPR Cures, dedicato alla ricerca su terapie basate su CRISPR per le malattie rare e non solo. L'obiettivo del progetto è garantire che i trattamenti possano essere sviluppati e portati ai pazienti in modo più rapido ed efficiente. La Danaher Corporation – un colosso industriale nel campo delle scienze biologiche - fornirà strumenti, risorse e competenze per accelerare lo sviluppo preclinico e clinico, e per stabilire nuovi standard di sicurezza e di efficacia. Il centro avrà sede presso l’IGI (Berkeley, California) fondato dalla pioniera di CRISPR Jennifer Doudna che sembra voler portare sempre più lontano la rivoluzione targata CRISPR.

CRISPR, Casgevy

La notizia dell’approvazione di Casgevy in UK e in USA è ancora fresca di stampa eppure diversi gruppi sono già al lavoro per superare i limiti della prima terapia basata sul sistema di editing genomico 

Lo scorso novembre la Gran Bretagna è stato il primo Paese al mondo a dare il via libera all’Autorizzazione In Commercio di Casgevy per la beta talassemia e l’anemia falciforme, dopo un mese è stata la volta degli Stati Uniti che hanno dato prima l’ok per l’anemia falciforme e successivamente, all’inizio del 2024, per il secondo tipo di emoglobinopatia (la talassemia). Nei prossimi mesi ci si aspetta il semaforo verde anche dalla Commissione Europea, che dovrebbe confermare l’opinione positiva dell’Agenzia Europea del Farmaco (EMA) ricevuta lo scorso dicembre. Per passare dall’invenzione delle forbici genetiche Cas9 alla prima terapia approvata sono bastati poco più di dieci anni, e l’entusiasmo per il traguardo raggiunto in tempi record è più che giustificato. Eppure un articolo della MIT Technology Review ha già acceso i riflettori sulle prossime sfide. Il titolo è: “Vertex ha sviluppato una cura CRISPR. Ma è già partita la caccia a qualcosa di meglio”. 

editing genomico, malattie cardiache ereditarie, Mauro Giacca

Un progetto internazionale per trovare una possibile soluzione terapeutica per le malattie cardiache ereditarie che vede la collaborazione di centri di ricerca d’eccellenza europei e oltreoceano

Un organo grande quanto un pugno, la cui attività passa quasi inosservata finché non sopraggiunge un problema. Ad ogni battito del cuore, sangue, ossigeno e nutrienti raggiungono tutti gli angoli dell’organismo: quando questo non accade, le conseguenze possono essere davvero gravi. Le malattie cardiovascolari sono al centro dell’interesse medico da anni, perché causa del più alto numero di decessi al mondo (dati OMS). Se la maggior parte di queste malattie è prevenibile seguendo uno stile di vita sano, alcune possono essere ereditarie. Quali sono in questo caso le prospettive di cura? Un progetto transatlantico vuole analizzare la possibilità di utilizzare la terapia genica, e in particolare l’editing genomico, per trattare le malattie ereditarie del cuore. Ne abbiamo parlato con il prof. Mauro Giacca, professore al King’s College di Londra e all’Università di Trieste.

L’approvazione del primo trattamento di editing per l’anemia falciforme porrà molti pazienti di fronte al dilemma di come curarsi senza compromettere la propria fertilità 

Quando l’8 dicembre la Food and Drug Administration (FDA) ha dato il via libera alla commercializzazione di Casgevy, la prima terapia basata su CRISPR, sono stati in tanti a festeggiare. L’arrivo di una nuova opzione terapeutica per l’anemia falciforme è un’ottima notizia per i centomila malati americani. Il prezzo stabilito è elevato (2,2 milioni di dollari) anche se inferiore alla terapia genica classica autorizzata dall’FDA per la stessa malattia. Ma oltre alla sostenibilità economica, c’è un’altra questione che preoccupa scienziati, medici e pazienti: per liberarsi dalla morsa di una patologia grave e dolorosa molti giovani potrebbero dover rinunciare a diventare genitori. Conciliare editing genetico e salute riproduttiva è possibile?

editing genomico, anemia falciforme

Una ricerca dell’Università della Pennsylvania potrebbe rivoluzionare l’approccio terapeutico per malattie del sangue come l’anemia falciforme 

Di questi tempi troppe spesso i trattamenti a base di cellule staminali vengono presentati come una soluzione “facile e rapida” per gravi malattie genetiche e tumori, persino per condizioni dalla prognosi meno severa. Ciò non è del tutto corretto: da una parte riflette i passi avanti che la medicina sta facendo nel campo delle terapie avanzate per malattie fino a qualche anno fa incurabili, dall’altro sembra dimenticare che la manipolazione e l’utilizzo delle staminali è una procedura tutt’altro che banale. E che continua a sollevare molti ostacoli tecnici sul cammino di chi fa ricerca. A ricordare quanto possa essere arduo sfruttare le cellule staminali, come quelle ematopoietiche, in chiave terapeutica ci pensa un articolo pubblicato sulla rivista Science da un gruppo di scienziati dell’Università della Pennsylvania i quali hanno trovato un modo per aggirare alcuni di questi ostacoli.

Editing

È atteso per il 2024 l’annuncio della prima sperimentazione umana con il “prime editing”, che promette di correggere il genoma in modo ancora più affidabile e versatile 

La versione standard di CRISPR utilizza una piccola molecola di RNA per identificare il sito da modificare sul DNA. Perché non usare lo stesso RNA per dettare anche la correzione, insomma per specificare cosa fare oltre che dove andare? Questa intuizione è sbocciata nella mente di un dottorando di medicina, Andrew Anzalone. La prima dimostrazione pratica è arrivata con un articolo pubblicato su Nature nel 2019, sotto la supervisione di David Liu (uno dei pionieri del “mondo CRISPR”). Da allora questa forma avanzata di editing è stata impiegata in centinaia di esperimenti per correggere ogni tipo di mutazioni in vitro e nei modelli animali. E adesso la biotech nata per realizzarne il potenziale terapeutico conta 18 candidati trattamenti nella sua pipeline.

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