La terapia cromosomica per la sindrome di Down si avvicina / Down Syndrome Chromosomal Therapy Draws Closer
La terapia cromosomica per la sindrome di Down si avvicina / Down Syndrome Chromosomal Therapy Draws Closer
Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa
In uno studio condotto su cellule, la modifica genetica è riuscita a silenziare il cromosoma in più che è il principale responsabile della sindrome di Down (DS), e questo potrebbe rappresentare il primo passo verso una terapia.
Questo approccio utilizza una forma modificata di CRISPR-Cas9 per alterare sezioni precise del DNA.
I ricercatori hanno utilizzato questa tecnica per inserire il gene XIST (X-inactivation specific transcript ) al fine di disattivare i cromosomi X nelle cellule femminili, correggendo così la triplicazione cromosomica.
La correzione trascrizionale parziale, descritta sulla rivista PNAS, offre una piattaforma scalabile e mirata per la terapia cromosomica nella sindrome di Down ed in altre aneuploidie, ovvero condizioni caratterizzate da un numero anomalo di cromosomi.
"Questi studi superano un ostacolo importante nel trattamento della sindrome di Down (una malattia genetica causata da tre copie anziché due del cromosoma 21) aumentando drasticamente l'efficienza con cui è possibile inserire XIST su una singola copia del cromosoma 21 e silenziando così la terza copia", ha dichiarato a Inside Precision Medicine il ricercatore senior Volney Sheen, PhD, del Beth Israel Deaconess Medical Center .
"Determinare i metodi ed i tempi migliori per somministrare queste strutture al cervello diventerà il prossimo obiettivo nella nostra ricerca di una cura clinica per la sindrome di Down."
La sindrome di Down è la più comune malattia genetica e si manifesta in un neonato su 700. È associata a deficit cognitivi, difetti cardiaci e malattia di Alzheimer ad esordio precoce ed è causata dalla triplicazione di circa 500 geni, oltre ad altre alterazioni genetiche sul cromosoma 21.
Il gene XIST produce un lungo RNA non codificante che inattiva molti dei geni presenti su uno dei due cromosomi X delle femmine di mammifero. Per questo motivo è stato proposto come trattamento per la sindrome di Down, ma limitazioni tecniche, tra cui bassi livelli di integrazione genica, ne hanno ostacolato i progressi.
Nel tentativo di risolvere questo problema, Sheen e il suo gruppo hanno creato un metodo basato su CRISPR che prevedeva la fusione di un fago λ ottimizzato per i codoni con Cas9, l'assemblaggio di RNA guida singoli (sgRNA) specifici per i polimorfismi a singolo nucleotide (SNP) ed il miglioramento dell'appaiamento del DNA donatore-accettore.
Il metodo CRISPR-Cas9 modificato ha permesso di raggiungere un elevato livello di integrazione genomica di grandi quantità di materiale genetico, migliorando l'efficienza e la specificità dell'integrazione di XIST.
L'inserimento di XIST su uno degli alleli trisomici del cromosoma 21 mediante sgRNA dipendenti da SNP ha permesso di ottenere un'efficienza di integrazione compresa tra il 20% ed il 40% per il gene XIST di 14 kb.
"Determinare i metodi ed i tempi migliori per somministrare queste strutture al cervello diventerà il prossimo obiettivo nella nostra ricerca di una cura clinica per la sindrome di Down."
La sindrome di Down è la più comune malattia genetica e si manifesta in un neonato su 700. È associata a deficit cognitivi, difetti cardiaci e malattia di Alzheimer a esordio precoce ed è causata dalla triplicazione di circa 500 geni, oltre ad altre alterazioni genetiche sul cromosoma 21.
Il gene XIST produce un lungo RNA non codificante che inattiva molti dei geni presenti su uno dei due cromosomi X delle femmine di mammifero. Per questo motivo è stato proposto come trattamento per la sindrome di Down, ma limitazioni tecniche, tra cui bassi livelli di integrazione genica, ne hanno ostacolato i progressi.
Nel tentativo di risolvere questo problema, Sheen e il suo team hanno creato un metodo basato su CRISPR che prevedeva la fusione di un fago λ ottimizzato per i codoni con Cas9, l'assemblaggio di RNA guida singoli (sgRNA) specifici per i polimorfismi a singolo nucleotide (SNP) e il miglioramento dell'appaiamento del DNA donatore-accettore.
Il metodo CRISPR-Cas9 modificato ha permesso di raggiungere un elevato livello di integrazione genomica di grandi quantità di materiale genetico, migliorando l'efficienza e la specificità dell'integrazione di XIST .
L'inserimento di XIST su uno degli alleli trisomici del cromosoma 21 mediante sgRNA dipendenti da SNP ha permesso di ottenere un'efficienza di integrazione compresa tra il 20% e il 40% per il gene XIST di 14 kb .
Il team ha inoltre dimostrato che l'attivazione di XIST ha portato all'aumento dell'espressione dei marcatori epigenetici, ad una riduzione generalizzata dell'espressione dell'RNA messaggero sul cromosoma 21 ed alla riduzione dell'espressione di geni specifici su questo cromosoma.
"I nostri risultati dimostrano la correzione trascrizionale atriale del dosaggio genico trisomico ed offrono una piattaforma mirata e scalabile per la terapia cromosomica nella sindrome di Down ed in altre aneuploidie", hanno riferito i ricercatori.
Hanno aggiunto: "Il metodo CRISPR modificato con XIST apre la strada al trattamento terapeutico della sindrome di Down".
ENGLISH
Gene editing has been able to silence the extra chromosome that is mostly responsible for Down syndrome (DS) in a cell-based study that could be the first step towards therapeutic treatment.
The approach uses a modified form of CRISPR-Cas9 to alter precise sections of DNA.
Researchers used this to insert the X-inactivation specific transcript (XIST) gene to deactivate X chromosomes in female cells, thereby correcting chromosomal triplication.
The partial transcriptional correction, reported in PNAS, offers a scalable, targeted platform for chromosomal therapy in Down syndrome and other aneuploidy disorders, which are conditions involving an abnormal number of chromosomes.
“These studies overcome a major hurdle in the treatment of Down syndrome (a genetic disorder cause by three rather than two copies of chromosome 21) by dramatically increasing the efficiency with which to insert XIST onto a single copy of chromosome 21 and thereby silencing this third copy,” senior researcher Volney Sheen, PhD, from Beth Israel Deaconess Medical Center, told Inside Precision Medicine.
“Determination of the best ways and times to deliver these constructs to the brain will become the next focus as we seek a clinical treatment for DS.”
Down syndrome is the most common genetic disorder and occurs in one out of 700 live births. It is linked with cognitive impairment, heart defects, and early-onset Alzheimer’s disease and results from the triplication of approximately 500 genes as well as other genetic changes on chromosome 21.
The XIST gene produces a long, noncoding RNA that inactivates many of the genes on one of the two X chromosomes of female mammals. It has therefore been mooted as a treatment for Down syndrome but technical limitations, including low levels of gene integration, have hindered progress.
In an attempt to address this, Sheen and team created a CRISPR-based method that involved fusing a codon-optimized λ-phage with Cas9, assembling single guide (sg)RNAs specific to single nucleotide polymorphisms (SNPs), and enhancing donor-acceptor DNA pairing.
The modified CRISPR-Cas9 method achieved a high level of genomic integration of large genetic material, improving the efficiency and specificity of XIST integration.
Inserting XIST onto one of the trisomic chromosome 21 alleles using SNP-dependent sgRNAs achieved an integration efficiency of 20% to 40% for the 14kb XIST gene.
XIST integration was revealed through expression of the enhanced green fluorescent protein reporter, clonal sequencing of individual lines, and fluorescent in situ hybridization.
The team further demonstrated that XIST activation led to upregulation of epigenetic markers, broad downregulation of messenger RNA expression on chromosome 21, and downregulation of specific genes on this chromosome.
“Our findings demonstrate atrial transcriptional correction of trisomic gene dosage and offer a scalable targeted platform for chromosomal therapy in DS and other aneuploidies,” the researchers reported.
They added: “The modified CRISPR method with XIST paves a rode for therapeutic treatment for DS.”
Da:
https://www.insideprecisionmedicine.com/topics/precision-medicine/down-syndrome-chromosomal-therapy-draws-closer/?_hsenc=p2ANqtz-9IslQowH_HSqWQu1dnggAyJlr-18HMQzJkH1IHQCXrqzoULzFMh5bneEEB-P8DSM1Em3BR4AEyKe3j_hWuo2otswMvTWbyNIqth1ATJe0EHT_qTlY&_hsmi=413893931
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