Le mutazioni a cui il gene Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator (CFTR) può andare incontro sono circa 2000 e sono raggruppate in accordo al tipo di “errore” che producono nella struttura e funzione della proteina CFTR. Fra tutte queste, esistono mutazioni chiamate di splicing, che rappresentano poco più del 12% del totale. Lo splicing, letteralmente “saldatura”, è un meccanismo che permette di eliminare alcuni frammenti del DNA del gene non indispensabili per il messaggio genetico e saldare insieme i tratti rimanenti. Le mutazioni di splicing del DNA alterano questo processo compromettendo quindi la codifica del messaggio, che viene tradotto in una proteina diversa da quella normale.
La correzione di due particolari mutazioni di splicing era l’obiettivo del progetto FFC#1/2017 coordinato da Anna Cereseto del CIBIO – Università di Trento, portato avanti in collaborazione con Katholieke Universiteit Leuven in Belgio. Il progetto intendeva, per la prima volta in fibrosi cistica, tentare il recupero della proteina CFTR attraverso l’approccio della correzione genica – il gene editing CRISPR/Cas – che sfrutta una tecnica di recente scoperta in grado di svolgere una funzione di “taglia e cuci” a livello del DNA cellulare, con molta precisione, eliminando la parte mutata di DNA e sostituendola con quella corretta. Le mutazioni di splicing di cui si è occupato il lavoro di Anna Cereseto, sono 3272-26A>G e 3849 +10Kb C>T. In Italia una delle due – la 3849 +10Kb C>T- ha un’incidenza del 2,6%, mentre l’altra risulta molto diffusa in Belgio. I ricercatori hanno pensato di partire da queste due mutazioni, per avere la prova di principio che il gene editing possa essere usato con successo in fibrosi cistica.
Il progetto è giunto a conclusione e i suoi risultati sono stati appena pubblicati sulla rivista Nature Communications (*). Essi dimostrano che, dopo trattamento con gene editing, si ha la sintesi di proteina CFTR normalmente funzionante. Notevole è il fatto che, dopo aver validato la tecnica, denominandola Splice-Fix, su modelli cellulari (colture primarie da bronchi FC), l’efficacia di correzione della mutazione è stata verificata anche in organoidi derivati da pazienti portatori della mutazione. Gli organoidi (organi in miniatura) sono microscopiche strutture derivate dallo sviluppo di cellule staminali di mucosa rettale, prelevate con piccola biopsia: essi funzionano in vitro come nell’organismo da cui sono derivati e rispondono a farmaci o a interventi genetici, come dovrebbero rispondere in vivo gli epiteli che essi rappresentano. Si auspica che la tecnica impiegata possa essere applicata in futuro anche ad altre più gravi mutazioni splicing.
Va osservato che le mutazioni trattate nel progetto sono mutazioni “con funzione residua”, per le quali FDA americana e EMA europea hanno approvato l’uso del potenziatore Kalydeco. È disponibile quindi già una terapia farmacologica, di contro a una prospettiva di intervento alla radice della fibrosi cistica con gene editing, che non è prossimo alla sperimentazione clinica. I problemi aperti sono la necessità di verificare l’assoluta sicurezza del nuovo intervento proposto, svilupparne il sistema di trasporto, un vettore che introduca in maniera efficace e innocua CRISPR/Cas negli organi dei pazienti FC, in particolare nei polmoni. Inoltre, se è vero che questo studio ha prodotto risultati che erano impensabili fino a qualche anno fa, è anche vero che le mutazioni del gene CFTR che aspettano una soluzione sono moltissime e gli stessi ricercatori stanno lavorando su nuove applicazioni di gene editing rivolte a mutazioni più frequenti, per cui in tempi brevi avremo sicuramente in questo campo altre novità.
Il supporto al progetto è stato fornito da Associazione Trentina Fibrosi Cistica, in ricordo di Maria Cainelli e Romana Petrolli, nonché dalle Delegazioni FFC di Imola e Romagna, di Alberobello, di Lucca.
(*) G Maule, A Casini, C Montagna, AS Ramalho, K De Boeck, Z Debyser, MS Carlon, G Petris & A Cereseto. Allele specific repair of splicing mutations in cystic fibrosis through AsCas12a genome editing. Nature Communications. Vol. 10, Art. nr: 3556 (2019). (DOI 10.1038/s41467- 019-11454-9). www.nature.com/articles/s41467-019-11454-9.pdf
