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Modifica del genoma trova e sostituisci con CRISPR: una strategia terapeutica promettente
Le immunodeficienze combinate gravi (SCID) sono un gruppo di disturbi da immunodeficienza primaria debilitanti, causati principalmente da mutazioni genetiche che interrompono lo sviluppo delle cellule T. La SCID può anche influenzare la funzione e il conteggio delle cellule B e delle cellule natural killer. Se non trattata, la SCID si rivela fatale entro il primo anno di vita.
Il trattamento convenzionale per i pazienti con SCID prevede il trapianto allogenico di cellule staminali emopoietiche (HSCT), ma le sfide legate alla ricerca di donatori compatibili e le potenziali complicanze come la malattia del trapianto contro l’ospite (GVHD) pongono ostacoli significativi in questo approccio.
Una soluzione innovativa è emersa con l’avvento dell’editing del genoma (GE), in particolare utilizzando la tecnologia CRISPR-Cas9. Questa ricerca all’avanguardia sulla terapia genica offre speranza per molte malattie genetiche come la SCID. Il sistema CRISPR-Cas9 crea rotture del doppio filamento sito-specifiche nel DNA, consentendo un preciso editing genetico. Il processo di riparazione può distruggere un gene specifico o correggerlo, colpendo potenzialmente quasi tutti i geni del genoma. Questo sviluppo apre la porta a interventi terapeutici per un’ampia gamma di malattie genomiche.
Un promettente approccio di modifica del genoma, la GE mediata dalla riparazione diretta dall’omologia CRISPR-Cas9 (HDR), offre il potenziale per un preciso inserimento genico. In alcuni sottotipi di SCID, un’alternativa al trapianto può comportare l’inserimento del gene convenzionale CRISPR-Cas9 mediato da HDR, ma comporta rischi intrinseci, soprattutto in casi come RAG2-SCID. RAG2 è una nucleasi coinvolta nella scissione del DNA durante lo sviluppo dei linfociti e l’inserimento del gene mediato da CRISPR-Cas9 HDR può portare ad un’attività incontrollata della nucleasi RAG2 e variazioni strutturali dannose.
In risposta, i ricercatori dell’Università Bar-Ilan in Israele propongono una nuova strategia di sostituzione, denominata GE x HDR 2.0: Trova e sostituisci. Questo approccio, delineato in un articolo pubblicato oggi su Nature Communications , combina l’editing del genoma mediato da CRISPR-Cas9 con vettori di donatori di DNA ricombinanti del sierotipo 6 adeno-associato (rAAV6) per sostituire con precisione la sequenza codificante RAG2 preservando gli elementi regolatori. Questa strategia può essere applicata anche ad altri geni con regioni hotspot per mutazioni che causano malattie.
Il dottor Ayal Hendel, della Facoltà di scienze della vita Goodman dell’Università di Bar-Ilan, ha affermato: “La nostra innovazione si basa su un’intuizione cruciale: per attivare in modo efficiente la GE mediata da CRISPR-Cas9 HDR per una sostituzione precisa della sequenza di codifica, è essenziale separare l’omologia distale braccio dal sito di clivaggio e allinearlo con la sequenza immediatamente a valle del segmento da sostituire. In questo processo, l’allungamento della lunghezza del braccio di omologia distale nel donatore è di fondamentale importanza.
“Preservando gli elementi regolatori endogeni e le sequenze introniche, il nostro approccio riproduce fedelmente i livelli di espressione genetica naturale, riducendo così i rischi associati all’espressione genica non regolata. Questa tecnica innovativa, che prevede la sostituzione di intere sequenze codificanti o esoni mantenendo elementi regolatori critici, fa sperare pazienti con RAG2-SCID ed è promettente per il trattamento di vari altri disturbi genetici.”
More information: Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-42036-5
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