Anemia falciforme: i vettori virali per la terapia genica sono in alto miglioramento

La malattia a cellule falciformi è una malattia del sangue ereditaria causata da una mutazione, o errore di ortografia, nel gene beta-globina (o gene β-globina). Questa mutazione fa sì che l’emoglobina, l’ingrediente principale delle cellule del sangue, produca cellule a forma di falce che possono attaccarsi alle pareti dei vasi sanguigni, causando blocco, dolore, anemia, danni agli organi e morte precoce. La malattia a cellule falciformi colpisce circa 100.000 persone negli Stati Uniti e milioni in tutto il mondo. Gli studi di terapia genica utilizzando vettori orientati al contrario per la malattia da anemia falciforme e beta-talassemia sono stati in gran parte incoraggianti, i ricercatori hanno detto, ma questo complicato processo di traduzione genica ha reso più difficile la preparazione del vettore e l’efficienza del trasferimento genico. Negli ultimi 30 anni, i ricercatori hanno progettato questi vettori della beta-globina con un orientamento strutturale inverso, il che significa che i geni terapeutici incorporati nel virus vengono tradotti o “letti” da destra a sinistra dai macchinari virali per la produzione di vettori– proprio come leggere una frase inglese al contrario. Il motivo dell’orientamento inverso è l’espressione sensibile di un componente molecolare chiave del vettore chiamato introne 2. Questo segmento è necessario per l’espressione genica della beta-globina di alto livello ma viene troncato durante il normale processo di preparazione del vettore se viene lasciato in la direzione naturale in avanti.

Circa 10 anni fa, Tisdale e Naoya Uchida, MD, Ph.D., uno scienziato del suo laboratorio, hanno cercato un veicolo di consegna migliorato – come progettare un’auto migliore – e hanno deciso di intraprendere una riprogettazione radicale del vettore della beta-globina. Hanno creato un design unico che ha lasciato intatto l’introne 2 e creato il nuovo vettore beta-globina orientato in avanti. Contrariamente al vecchio vettore, la sequenza genica, o “messaggio”, del nuovo vettore beta-globinico viene letto da sinistra a destra – come leggere una frase normale – rendendo meno complicato l’approccio alla traduzione genica. Ora, il Dott. Tisdale e i ricercatori del National Institutes of Health (NIH) hanno sviluppato un nuovo vettore virale migliorato – un veicolo basato su virus che fornisce geni terapeutici – per l’uso nella terapia genica per la malattia delle cellule falciformi. Nei test di laboratorio avanzati con modelli animali, il nuovo vettore era fino a 10 volte più efficiente nell’incorporare geni correttivi nelle cellule staminali del midollo osseo rispetto ai vettori convenzionali attualmente utilizzati, e aveva una capacità di carico fino a sei volte superiore, i ricercatori riportano. Lo sviluppo del vettore potrebbe rendere molto più efficace la terapia genica per la malattia delle cellule falciformi e spianare la strada per un uso più ampio di esso come approccio curativo per il disturbo del sangue doloroso e pericoloso per la vita.

Lo studio è stato sostenuto dal NHLBI e dal National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases (NIDDK), entrambi parte del NIH. È stato pubblicato online su Nature Communications. I ricercatori hanno utilizzato veicoli basati su virus per anni negli esperimenti di terapia genica, dove sono stati molto efficaci nel fornire geni terapeutici alle cellule staminali del midollo osseo in laboratorio prima di restituirle al corpo. Ma c’è sempre spazio per migliorare il loro design al fine di ottimizzare l’efficacia, ha osservato il Dr. Tisdale. Ha confrontato il nuovo veicolo basato su virus con una macchina nuova e migliorata che è anche molto più facile ed economica da produrre in fabbrica. Con la terapia genica, i medici modificano le cellule staminali ematopoietiche (che producono sangue) del midollo osseo del paziente in laboratorio, aggiungendo una normale copia del gene della beta-globina attraverso l’uso di un vettore virale. Quindi reinfondono le cellule staminali modificate nel paziente per produrre globuli rossi normali. I ricercatori hanno testato i nuovi vettori nei topi e nelle scimmie e confrontato i risultati con i vettori orientati al contrario. Hanno scoperto che i nuovi vettori potevano trasferire una carica virale molto più elevata – fino a sei volte più geni terapeutici della beta-globina rispetto ai vettori convenzionali – e avevano un’efficienza di trasduzione da 4 a 10 volte superiore.

I nuovi vettori hanno anche mostrato una capacità di longevità, rimanendo in posizione quattro anni dopo il trapianto. I ricercatori hanno anche scoperto che potevano essere prodotti in quantità molto più elevate rispetto ai vettori convenzionali, potenzialmente risparmiando tempo e riducendo i costi associati alla produzione vettoriale su larga scala. Il nuovo vettore, per il quale l’NIH detiene il brevetto, deve ancora essere sottoposto a test clinici sull’uomo. Si stima che 27 persone con anemia falciforme abbiano subìto una terapia genica sperimentale usando vettori convenzionali. Attraverso la sua Cure Sickle Cell Initiative, NIH sta lavorando per accelerare lo sviluppo di queste e altre nuove terapie genetiche, incluso l’editing genico, con l’obiettivo di trovare una cura per la malattia. Il Dr. Tisdale sta inoltre valutando la possibilità di utilizzare la tecnologia CRISPR-Cas9 come strumento complementare per migliorare la terapia vettoriale. Per le emoglobinopatie la capacità di produrre cellule staminali pluripotenti da pazienti, con correzione delle mutazioni dell’emoglobina mediante CRISPR-Cas9, è stata testata in numerosi laboratori. Queste cellule staminali corrette possono differenziarsi in eritrociti maturi che esprimono emoglobina normale e di alto livello.

Alla luce del successo iniziale della CRISPR-Cas9, una combinazione di editing genomico e autotrapianto di cellule staminali sarebbe la migliore strategia per il trattamento radicale delle malattie ematologiche.

  • A cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.

Pubblicazioni scientifiche

Uchida N et al. Tisdale JF. Nat Commun. 2019 Oct 2; 10(1):4479. 

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Informazioni su Dott. Gianfrancesco Cormaci 1714 Articoli
- Laurea in Medicina e Chirurgia nel 1998 (MD Degree in 1998) - Specialista in Biochimica Clinica nel 2002 (Clinical Biochemistry specialty in 2002) - Dottorato in Neurobiologia nel 2006 (Neurobiology PhD in 2006) - Ha soggiornato negli Stati Uniti, Baltimora (MD) come ricercatore alle dipendenze del National Institute on Drug Abuse (NIDA/NIH) e poi alla Johns Hopkins University, dal 2004 al 2008. - Dal 2009 si occupa di Medicina personalizzata. - Detentore di un brevetto sulla preparazione di prodotti gluten-free a partire da regolare farina di frumento immunologicamente neutralizzata (owner of a patent concerning the production of bakery gluten-free products, starting from regular wheat flour). - Autore di un libro riguardante la salute e l'alimentazione, con approfondimenti su come questa condizioni tutti i sistemi corporei. - Autore di articoli su informazione medica, salute e benessere sui siti web salutesicilia.com e medicomunicare.it

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