Sindrome di Down, primo passo per una terapia genica che “spegne” il cromosoma di troppo

Un nuovo metodo di editing genetico ha permesso di fare un primo passo verso una possibile terapia genica per la sindrome di Down. Un gruppo di ricercatori del Beth Israel Deaconess Medical Center e della Harvard Medical School di Boston ha sviluppato una nuova tecnica di editing genetico, basata sulla consolidata Crispr/Cas9 – l’approccio che permette di “tagliare e cucire” il genoma con precisione ed efficacia –, per silenziare la terza copia del cromosoma 21, l’anomalia responsabile della sindrome di Down. Lo studio, appena pubblicato sui Proceedings of the National Academy of Sciences (Pnas), offre quindi una nuova prospettiva per contrastare l’alterazione cromosomica più comune e frequente al mondo, che presenta, a livello globale, un’incidenza di circa un neonato su mille nati vivi. In Italia si stimano circa 500 casi l’anno, per un totale di 38mila abitanti affetti dalla malattia.

Crispr/Cas9 e il gene “interruttore”

Il sistema Crispr/Cas9 è una tecnologia che funziona come una sorta di “forbici molecolari” di estrema precisione, e permette di riconoscere, tagliare e modificare specifiche sequenze di Dna all’interno delle cellule. Nello studio appena pubblicato, le forbici in questione sono state usate per inserire nel cromosoma 21 in soprannumero un gene particolare, chiamato Xist, che durante lo sviluppo embrionale agisce come un “interruttore” naturale il cui ruolo è quello di inattivare uno dei cromosomi X nelle femmine. L’idea alla base di questo filone di ricerca è di usare Xist per “spegnere” interamente il cromosoma 21 di troppo, ma finora i tentativi di inserire questo gene con tecniche tradizionali avevano mostrato un’efficacia troppo bassa per immaginarne un’applicazione critica pratica e sicura.

Potenziare l’editing

Per superare questo scoglio tecnico, gli autori del lavoro hanno modificato e potenziato il Crispr tradizionale: anzitutto, hanno fuso la proteina Cas9 con un particolare enzima (un’esonucleasi del fago lambda) in grado di “limare” e creare delle sporgenze alle estremità del Dna tagliato, facilitando l’“incastro” del nuovo materiale genetico. Inoltre, hanno impiegato simultaneamente quattro diverse molecole guida (le cosiddette sgRna), due delle quali sono state programmate per tagliare il cromosoma bersaglio, e due per preparare il frammento di Dna donatore. Questo “pacchetto” ha funzionato, portando l’efficacia di inserimento di Xist (un gene parecchio ingombrante e quindi complesso da manipolare) dall’1-8% a picchi tra il 20-40%.

Il bersaglio giusto

Un’altra difficoltà su questo approccio è legata alla preservazione delle due copie sane e vitali del cromosoma 21, che naturalmente non devono essere toccate. Per riuscirci, gli scienziati hanno programmato la tecnica in modo da riconoscere anche minime variazioni genetiche (gli Snp) presenti esclusivamente sulla copia del cromosoma 21 da eliminare, usandole come fari molecolari per un intervento selettivo. Le analisi condotte a valle della sperimentazione, tra cui il sequenziamento dell’Rna, hanno confermato sia l’integrazione precisa del gene che il suo funzionamento pratico: l’attivazione di Xist ha infatti indotto una parziale ma evidente correzione degli squilibri di trascrizione genica causati dal cromosoma extra. “Il nostro studio – scrivono gli autori nelle conclusioni della ricerca – ha mostrato che è possibile usare un metodo Crispr/Cas9 modificato per ottenere un’integrazione genomica ad alta efficienza di materiale genetico di grandi dimensioni”. Una svolta che “offre una piattaforma scalabile e mirata per la terapia cromosomica e ne conferma l’ampia applicabilità”.