Una nuova cura all’HIV: cellule staminali modificate sul modello di un gene particolare

 

 

Nuove ricerche scientifiche hanno messo appunto un nuovo metodo per curare i pazienti sieropositivi. Cellule staminali modificate sono sopravvissute per 19 mesi in un uomo sieropositivo in Cina.

Immagine computerizzata del virus dell'immunodeficienza umana (HIV)

Alcuni scienziati in Cina hanno progettato cellule staminali umane sul modello di una rara forma di immunità naturale al virus che posseggono poche persone al mondo. Le cellule sono state iniettate nel corpo di un uomo affetto da HIV e cancro al sangue e sono sopravvissute per più di un anno, senza creare effetti collaterali, ma la cura non può essere ancora del tutto confermata.

 

HIV: conoscerlo per combatterlo

Il virus dell’immunodeficienza umana fa parte di una categoria di virus definiti “retrovirus” per la loro capacità retrotrascrizionale. E’ dotato di un involucro di glicoproteine, un capside e un genoma a RNA e tramite l’enzima trascrittasi inversa copia il suo materiale genetico a RNA nel DNA della cellula ospite. Nella prima fase infettiva avviene il riconoscimento del globulo bianco da parte del virus tramite il suo marcatore e il recettore del linfocita. Dopo l’aggancio il virus penetra nella cellula, dove rilascia l’involucro, il capside e il suo materiale genetico (RNA). A questo punto l’enzima trascrittasi inversa del virus produce una copia di DNA complementare al suo RNA, che verrà inserito nel cromosoma della cellula ospite, per questo processo l’HIV assume anche l’appellativo di “provirus”, ovvero il virus integrato nel genoma di un’altra cellula. Di solito l’HIV si trasmette da persona a persona proprio per mezzo di cellule che contengono il provirus. Il virus in questa fase però è ancora silente, ovvero non manifesta i suoi danni alla persona infetta, ma quando quest’ultima subisce una infezione per cui deve sintetizzare globuli bianchi, si innesca la replicazione del provirus, ovvero la produzione di RNA virale codificante per la sintesi di polipeptidi. A questo punto il virus è dotato di tutte le carte in regola per la formazione di nuove particelle di HIV, si appropria della membrana plasmatica della cellula ospite dove vi aggiunge i propri marcatori, formando un nuovo involucro contenente materiale genetico, rendendo in fine i globuli bianchi praticamente dormienti. Le modalità di trasmissione di questo virus sono di tipo sessuale, ematico, e verticale (madre-figlio). La prima è la più diffusa in assoluto, non solo perché la più comune situazione tra i tre, ma anche perché le barriere delle mucose vaginali, anali, e dello sperma sono poco efficaci nell’isolare il virus, ed esso può entrare più facilmente in contatto con i tessuti dell’altra persona, soprattutto se questi ultimi sono danneggiati. Le precauzioni in questo caso sono quelle classiche per la prevenzione di qualunque malattia sessualmente trasmissibile, preservativi o simili. Nel corso dei decenni sono state sviluppate diverse famiglie di farmaci, capaci di bloccare o rallentare la replicazione virale, oppure di interferire con le modifiche post-traduzionali a cui vanno incontro le proteine virali neoformate. Questi prodotti sono normalmente usati in contemporanea, per evitare che il virus sviluppi una tolleranza ad un farmaco se quest’ultimo è usato in modo isolato. Spesso la denominazione HIV è confusa con quella di AIDS. Quest’ultima è conseguenza della prima, essa si riferisce alla malattia che l’HIV provoca qualora non venisse trattato farmacologicamente, portando la persona ad avere un sistema immunitario molto indebolito, con gravi e ricorrenti infezioni e cancro.

 

L’uso della CRISPR-Cas9 per nuove cure

In Cina è stato usato l’editing genetico CRISPR-Cas9 sulle cellule staminali estratte dal midollo osseo di un donatore per trasformarle in mutanti CCR5. Il donatore del midollo osseo è dotato di una versione particolare del gene CCR5 di cui sono dotate poche persone al mondo, solo l’1% della popolazione europea ne è dotata ed è completamente assente in altre etnie, permettendo l’immunità all’HIV. Questo gene, normalmente, codifica per un recettore sulla superficie del globuli bianchi che il virus dell’HIV utilizza per agganciarsi alla cellule. Nelle persone dotate di questa particolare versione, ovvero di una doppia mutazione sul gene CCR5, questo recettore è deformato e non permette all’HIV di entrare in contatto con esso. Gli scienziati, quindi, tramite editing genetico volevano eliminare completamente il gene CCR5 poiché responsabile delle prime fasi dell’infezione virale, ma sono stati in grado di modificarne “solo” il 17,8% del totale delle cellule staminali del donatore. Il sistema di editing genetico CRISPR-Cas9 (si pronuncia crisper-cas9) deriva da un meccanismo di difesa dei batteri dove la proteina Cas9 svolge la sua funzione di forbice molecolare aiutando questi microorganismi a proteggersi da virus patogeni. Tra il 2012 e 2013 due scienziati americani pensarono bene di prendere in prestito questo metodo di difesa batterico e di usarlo per modificare materiale genetico, ovvero utilizzare la forbice molecolare Cas9 per tagliare e poi modificare il genoma cellulare bersaglio, che può essere sia di origine batterica, animale e vegetale, è infatti possibile eliminare sequenze di DNA dannose dal genoma bersaglio oppure è possibile sostituire delle sequenze, andando ad esempio a correggere delle mutazioni causa di malattie. La programmazione del bersaglio di Cas9 avviene attraverso una molecola di RNA, chiamata RNA guida, che può essere facilmente modificata in laboratorio e, una volta associata a Cas9, agisce da cicerone e la ancora alla sequenza di DNA bersaglio. L’acronimo CRISPR si riferisce invece a brevi ripetizioni palindrome raggruppate e separate a intervalli regolari, queste brevi ripetizioni sono sfruttate dal batterio per riconoscere e distruggere il genoma proveniente da virus simili a quelli che hanno originato le CRISPR, costituiscono dunque una forma di immunità acquisita dei procarioti. In base a queste due considerazioni l’editing genetico CRISPR-Cas9 è in grado di modificare in modo permanente i geni di molteplici organismi. E’ proprio quello che hanno fatto pochi giorni fa gli scienziati cinesi, usare questa tecnologia per modificare le cellule staminali in modo da renderle resistenti all’HIV anche quando esse provengono da donatori normali.

Sicurezza ed effetti collaterali

Ogni azione ha una conseguenza, soprattutto in campo genetico, un piccolo particolare può cambiare la vita di una persona. Di questo ne hanno tenuto conto il team di questa nuova sperimentazione, che prima di tutto si sono preoccupati degli effetti collaterali che sarebbero potuto esserci e alle conseguenze alle quali si sarebbe andato in contro qualora non tutto fosse andato come previsto. Per aumentare le possibilità che il trapianto curasse il cancro che l’HIV aveva procurato, i ricercatori hanno mescolato le cellule staminali modificate con quelle non modificate. La preoccupazione si basa sugli effetti collaterali che la CRISPR possa avere. Alcuni studi, infatti, hanno rivelato che il CRISPR a volte crea mutazioni indesiderate in laboratorio e le conseguenze di ciò che accade in una persona potrebbero essere disastrose. Dopo 19 mesi di monitoraggio continuo, le cellule staminali modificate persistevano, anche se esse comprendessero solo il 5-8% delle cellule staminali totali del ricevente. Questo voleva dire che poco più della metà delle cellule originali erano sopravvissute dopo il trapianto. Ovviamente questa percentuale è troppo bassa per ridurre la carica virale dell’HIV ma la cosa sorprendente è che la leucemia era in remissione e soprattutto si era avuto un riscontro per quanto riguarda la sicurezza delle cellule staminali modificate, ovvero che esse non avessero causato effetti collaterali e che persistevano, infatti il sequenziamento dei genomi di quelle cellule non ha rivelato prove di cambiamenti genetici indesiderati. La consapevolezza di poter utilizzare la CRISPR per modificare cellule staminali umane che possano persistere in un paziente ed essere sicure apre le porte alla ricerca per testare questa tecnologia per il trattamento di altre malattie del sangue, come l’anemia falciforme. Inoltre i miglioramenti nella tecnologia della modifica genetica potrebbe portare alla modifica di cellule staminali con un’efficienza maggiore del 17,8%, ma ovviamente ciò comporta dei rischi, poiché maggiore sono i tagli che l’editing fa al genoma, maggiore è la probabilità che qualcosa possa andare storto.

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