Un bisturi per il DNA “usa e getta” / A "use and throw" DNA scalpel

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Ecco la nuova molecola che taglia e ripara il DNA malato e che immediatamente dopo si distrugge. Contro malattie ereditarie, cancro e molte altre patologie.

 Le terapie genetiche, sviluppate a partire dalla fine degli anni Ottanta grazie all’avvento dell’ingegneria genetica, sono state salutate come una vera rivoluzione per sconfiggere molte patologie tuttora incurabili, come le malattie di natura ereditaria (ad esempio fibrosi cistica, distrofia muscolare, emofilia o diabete di tipo 1), malattie che dipendono da fattori ambientali (come il cancro, le malattie cardiovascolari e quelle neurodegenerative) ma anche traumi, infezioni e ischemie. Le terapie geniche permettono infatti di inserire nelle cellule malate di un paziente un gene che permette di curarlo. Un vero e proprio salto di qualità, perché grazie a vettori molto efficienti (virus resi non pericolosi) è possibile correggere anche cellule difficili da raggiungere. Ma l’entusiasmo della comunità scientifica attorno alle potenzialità delle terapie geniche si è raffreddato in questi ultimi anni quando si è scoperto che queste possono avere reazioni ed effetti collaterali non controllabili.

L’obiettivo dei gruppi di ricerca di tutto il mondo è ora quello di mettere a punto metodi più sicuri ed efficienti per le terapie geniche, per “tagliare e ricucire il genoma” senza lasciare tracce e soprattutto danni genomici. La sfida parte da una molecola – CRISPR/Cas9 – in grado di comportarsi come un vero e proprio “bisturi genomico”, capace di tagliare via dal DNA dei pazienti il gene responsabile della patologia. Il problema è che la permanenza incontrollata di questa molecola attiva nell’organismo può creare “errori” non prevedibili. Occorre disinnescarla una volta portata a termine l’azione curativa. Ma come fare?

Una soluzione arriva dal Centro per la Biologia integrata (Cibio) dell’Università di Trento ed è stata pubblicata ieri su Nature Communications. “Sul virus vettore che usiamo per trasportare la molecola in loco abbiamo aggiunto anche due molecole di RNA” spiega Anna Cereseto, biologa del Cibio, prima firmataria del paper. “La prima ha la funzione di localizzare il punto esatto del DNA dove rilasciare la proteina ‘curativa’ CRISPR/Cas9. L’altra invece ha come obiettivo la proteina stessa. Quando la proteina effettua il taglio sul DNA, la sua azione si rivolge così automaticamente anche su se stessa, annientandola. Un po’ come se entrasse in gioco un effetto specchio. Il risultato è che la proteina ‘curativa’ rimane in loco solo il tempo necessario per svolgere la sua azione e poi si dissolve. Abbiamo così dato origine a un circuito autolimitante, in grado di funzionare in modo efficiente e senza complicazioni”.

“A Trento – aggiunge Cereseto – stiamo testando questo nuovo approccio in particolare sulla cura della fibrosi cistica e dell’atrofia muscolare spinale (SMA) ma le possibili applicazioni su altre malattie, in primis i tumori, sono numerose e interessanti”. Lo studio pubblicato da Nature Communications è frutto di un grande gioco di squadra tutto interno al Cibio. Alla realizzazione della ricerca, infatti, oltre all’unità di ricerca guidata da Anna Cereseto e composta da Gianluca Petris e Antonio Casini, hanno partecipato anche i biologi Francesca Demichelis e Luciano Conti.

Il sistema nato nei laboratori del Cibio è stato subito brevettato (progetto SLiCES) per le sue grandi potenzialità in ambito applicativo. Potrebbe infatti offrire una risposta per superare definitivamente i dubbi legati all’introduzione massiccia della terapia genica nel trattamento di molte malattie. Ma le opportunità di possibile sviluppo non si fermano qui, perché come si è visto negli ultimi anni, le scoperte nell’ambito del genome editing incidono in vari settori: oltre alla medicina, con la chirurgia genetica e lo sviluppo di farmaci, sono numerose le applicazioni in biologia per lo studio delle varianti genetiche, e nelle biotecnologie “verdi” per lo sviluppo di nuovi materiali biologici, il miglioramento della produzione dei cibi e la produzione di combustibili.

ENGLISH

Here is the new molecule that cuts and repairs the diseased DNA and immediately destroys it. Against hereditary diseases, cancer and many other pathologies.

 Genetic therapies, developed since the late 1980s thanks to the advent of genetic engineering, have been greeted as a true revolution to defeat many yet unhealthy diseases such as hereditary diseases (eg cystic fibrosis, muscular dystrophy, Hemophilia or type 1 diabetes), diseases that depend on environmental factors (such as cancer, cardiovascular and neurodegenerative diseases) but also traumas, infections and ischemia. Gene therapies allow inserting a gene into the diseased cells of a patient that can cure it. A real leap of quality, because thanks to very efficient vectors (non-hazardous viruses) it is also possible to fix even hard-to-reach cells. But the enthusiasm of the scientific community around the potential of gene therapies has cooled in recent years when it has been found that these can have unmanageable side effects and side effects.

The aim of the research groups around the world is to develop safer and more efficient methods for gene therapies, to "cut and unwind the genome" without leaving traces and especially genomic damage. The challenge starts with a molecule - CRISPR / Cas9 - that can act as a real "genomic scalpel" capable of cutting off the gene responsible for the disease from the DNA of the patients. The problem is that the uncontrolled permanence of this active molecule in the body can create unpredictable "errors". It must be discarded once the healing action is complete. But how do you do it?

A solution comes from the Center for Integrated Biology (Cibio) of the University of Trento and was published yesterday on Nature Communications. "On the vector virus we use to transport the molecule on site we also added two RNA molecules," explains Anna Cereseto, the biologist of Cibi, the first signatory to the paper. "The first is to locate the exact point of DNA where release CRISPR / Cas9's 'curative' protein. The other, however, targets the protein itself. When the protein cuts on DNA, its action is so automatically turned on itself, destroying it. A bit like a mirror effect. The result is that the 'curative' protein stays on the site just enough time to carry out its action and then dissolves. We have thus given rise to a self-limiting circuit that can operate efficiently and without complications. "

"In Trento," Cereseto adds, "we are testing this new approach to curing cystic fibrosis and spinal muscular atrophy (SMA), but potential applications for other diseases, especially tumors, are numerous and interesting." The study published by Nature Communications is the result of a great team game inside the Cibio. In addition to the research unit led by Anna Cereseto and composed by Gianluca Petris and Antonio Casini, the research was carried out by the biologists Francesca Demichelis and Luciano Conti.

The system born in the laboratories of Cibi was immediately patented (SLiCES project) for its great potential in the field of application. In fact, it could offer an answer to overcome doubts about the massive introduction of gene therapy in the treatment of many diseases. But opportunities for possible development do not stop here, because as we have seen in recent years, genomic editing findings affect many areas: in addition to medicine, genetic surgery and drug development, there are numerous Biology applications for the study of genetic variants, and "green" biotechnologies for the development of new biological materials, improved food production, and fuel production.

Da:

http://www.galileonet.it/2017/05/bistudi-dna-usa-getta/?utm_campaign=Newsatme&utm_content=Un%2Bbisturi%2Bper%2Bil%2BDNA%2B%E2%80%9Cusa%2Be%2Bgetta%E2%80%9D&utm_medium=news%40me&utm_source=mail%2Balert