Lo studio si proponeva di aumentare la quantità di proteina CFTR presente nella cellula, anche se mutata, con lo scopo di compensare la diminuita funzionalità con l’aumento di quantità. Per fare ciò si è pensato di agire su due aspetti dell’espressione di un gene (DNA): 1) sul promotore del gene, che è la sequenza di DNA riconosciuta da gruppi di proteine che controllano quante copie del gene CFTR devono essere prodotte (cioè trascritte in mRNA); 2) su sequenze specifiche dell’mRNA di CFTR, bersaglio di piccoli RNA (microRNA) che portano di solito a una minor produzione della proteina.
Sul punto 1, i ricercatori hanno costruito un particolare plasmide, cioè una piccola molecola aggiuntiva di DNA capace di conferire alla cellula particolari caratteristiche. In questo caso il plasmide è stato pensato per produrre un complesso di proteine e molecole di RNA capaci di legarsi al promotore di CFTR e attivare la sua trascrizione, aumentando così le copie di RNA prodotte e di conseguenza di proteina finale. Questo complesso proteine-RNA è costituito principalmente da una proteina Cas9 modificata in modo che sia incapace di tagliare il DNA e fusa a una proteina che attiva la trascrizione dei geni; e un RNA guida per posizionare Cas9 sul promotore di CFTR.
Per quanto riguarda il punto 2, sono state usate delle molecole artificiali (PNA – Peptide Nucleic Acid) simili al DNA ma modificate nella sequenza per specifici aminoacidi che le rendono particolarmente stabili. Lo scopo di queste molecole era contrastare l’azione dei microRNA, stabilizzando in qualche modo l’RNA di CFTR ed evitando la sua degradazione.
Sebbene da punti di vista diversi, questi due approcci hanno permesso di aumentare la quantità di espressione del gene CFTR, aprendo la strada allo sviluppo di molecole capaci di rendere maggiormente disponibile la proteina CFTR, anche mutata, all’azione degli attuali farmaci modulatori, migliorandone l’effetto clinico.
Un ulteriore importante risultato è stato quello di aver messo a punto un sistema di trasporto dei PNA all’interno delle cellule nasali. Il sistema è basato sull’uso di nanoparticelle di PLGA (acido poli lattico-co-glicolico), capaci di veicolare piccole molecole anche in forma aerosol e già in uso clinico.
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Abstract presentati a congressi scientifici
- Esposito Speranza, Targeting Cystic Fibrosis with CRISPRa to enhance CFTR mRNA level., XVII Congresso Nazionale Società Italiana per lo studio della Fibrosi Cistica 2022
- Comegna, Marika et al. “Assisting PNA transport through cystic fibrosis human airway epithelia with biodegradable hybrid lipid-polymer nanoparticles.” Scientific reports vol. 11,1 6393. 18 Mar. 2021
- Ramalho, Anabela S et al. “Patient-derived cell models for personalized medicine approaches in cystic fibrosis.” Journal of cystic fibrosis : official journal of the European Cystic Fibrosis Society vol. 22 Suppl 1,Suppl 1 (2023): S32-S38