I ricercatori si stanno muovendo verso la cura della cecità

Negli ultimi mesi, anche se la nostra attenzione si è concentrata sull’epidemia di coronavirus, c’è stata una sfilza di scoperte scientifiche nel trattamento delle malattie che causano cecità.

Ricercatori della Editas Medicine con sede negli Stati Uniti e della Allergan con sede in Irlanda hanno somministrato CRISPR per la prima volta a una persona con una malattia genetica. Questo trattamento di riferimento utilizza l’approccio CRISPR per una mutazione specifica in un gene legato alla cecità infantile. La mutazione colpisce il funzionamento del compartimento di rilevamento della luce dell’occhio, chiamato retina, e porta alla perdita delle cellule di rilevamento della luce.

Secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità, almeno 2,2 miliardi di persone nel mondo hanno una qualche forma di disabilità visiva. Negli Stati Uniti, circa 200.000 persone soffrono di forme ereditarie di malattie della retina per le quali non esiste una cura. Ma le cose hanno cominciato a cambiare per sempre. Ora possiamo vedere la luce alla fine del tunnel.

Sono un ricercatore in oftalmologia e scienze visive e sono particolarmente interessato a questi progressi perché il mio laboratorio si sta concentrando sulla progettazione di nuovi e migliori approcci di terapia genica per trattare forme ereditarie di cecità.

L’occhio come terreno di prova per CRISPR – La terapia genica comporta l’inserimento della copia corretta di un gene nelle cellule che hanno un errore nella sequenza genetica di quel gene, recuperando la normale funzione della proteina nella cellula. L’occhio è un organo ideale per testare nuovi approcci terapeutici, tra cui CRISPR. Questo perché l’occhio è la parte più esposta del nostro cervello e quindi è facilmente accessibile.

La seconda ragione è che il tessuto retinico nell’occhio è schermato dal meccanismo di difesa del corpo, che altrimenti considererebbe il materiale iniettato usato nella terapia genica come estraneo e monterebbe una risposta di attacco difensivo. Tale risposta distruggerebbe i benefici associati al trattamento.

Negli ultimi anni, studi di terapia genica rivoluzionari hanno aperto la strada al primo farmaco di terapia genica approvato dalla Food and Drug Administration, Luxturna TM, per una devastante malattia della cecità infantile, l’amaurosi congenita di Leber di tipo 2.

Questa forma di amaurosi congenita di Leber è causata da mutazioni in un gene che codifica per una proteina chiamata RPE65. La proteina partecipa a reazioni chimiche che sono necessarie per rilevare la luce. Le mutazioni diminuiscono o eliminano la funzione di RPE65, il che porta alla nostra incapacità di rilevare la luce – la cecità.

Il metodo di trattamento sviluppato simultaneamente da gruppi dell’Università della Pennsylvania e dell’University College di Londra e del Moorefields Eye Hospital consiste nell’inserire una copia sana del gene mutato direttamente nello spazio tra la retina e l’epitelio pigmentato retinico, il tessuto situato dietro la retina dove avvengono le reazioni chimiche. Questo gene ha aiutato la cellula dell’epitelio pigmentato retinico a produrre la proteina mancante che è disfunzionale nei pazienti.

Anche se gli occhi trattati hanno mostrato un miglioramento della visione, come misurato dalla capacità del paziente di navigare in un percorso a ostacoli a diversi livelli di luce, non è una soluzione permanente. Questo è dovuto alla mancanza di tecnologie che possono fissare il codice genetico mutato nel DNA delle cellule del paziente.

Una nuova tecnologia per cancellare la mutazione – Ultimamente, gli scienziati hanno sviluppato un nuovo potente strumento che sta spostando la biologia e l’ingegneria genetica nella fase successiva. Questa innovativa tecnologia di editing genico, chiamata CRISPR, permette ai ricercatori di modificare direttamente il codice genetico delle cellule dell’occhio e correggere la mutazione che causa la malattia.

I bambini affetti dalla malattia Leber congenital amaurosis di tipo 10 subiscono una perdita progressiva della vista a partire da un anno di età. Questa forma specifica di amaurosi congenita di Leber è causata da una modifica del DNA che colpisce la capacità del gene – chiamato CEP290 – di produrre la proteina completa. La perdita della proteina CEP290 influisce sulla sopravvivenza e la funzione delle nostre cellule sensibili alla luce, chiamate fotorecettori.

Una strategia di trattamento è quella di fornire la forma completa del gene CEP290 utilizzando un virus come veicolo di consegna. Ma il gene CEP290 è troppo grande per essere trasportato dai virus. Quindi era necessario un altro approccio. Una strategia era quella di fissare la mutazione usando CRISPR.

Gli scienziati di Editas Medicine hanno mostrato prima la sicurezza e la prova del concetto della strategia CRISPR in cellule estratte da una biopsia della pelle del paziente e in animali primati non umani.

Questi studi hanno portato alla formulazione della prima sperimentazione clinica di terapia genica CRISPR nell’uomo. Questo studio di Fase 1 e Fase 2 valuterà infine la sicurezza e l’efficacia della terapia CRISPR in 18 pazienti con amaurosi congenita di Leber di tipo 10. I pazienti ricevono una dose della terapia mentre sono sotto anestesia, quando il chirurgo della retina usa un cannocchiale, un ago e una siringa per iniettare l’enzima CRISPR e gli acidi nucleici nella parte posteriore dell’occhio vicino ai fotorecettori.

Per assicurarsi che l’esperimento funzioni e sia sicuro per i pazienti, il trial clinico ha reclutato persone con una malattia in fase avanzata e nessuna speranza di recuperare la vista. I medici stanno anche iniettando gli strumenti di editing CRISPR in un solo occhio.

Una nuova strategia di terapia genica CEP290 – Un progetto in corso nel mio laboratorio si concentra sulla progettazione di un approccio di terapia genica per lo stesso gene CEP290. Contrariamente all’approccio CRISPR, che può prendere di mira solo una mutazione specifica alla volta, il mio team sta sviluppando un approccio che funzionerebbe per tutte le mutazioni CEP290 nell’amaurosi congenita di Leber di tipo 10.

Questo approccio prevede l’utilizzo di forme più corte ma funzionali della proteina CEP290 che possono essere consegnate ai fotorecettori utilizzando i virus approvati per l’uso clinico.

La terapia genica che coinvolge CRISPR promette una correzione permanente e un periodo di recupero significativamente ridotto. Uno svantaggio dell’approccio CRISPR è la possibilità di un effetto fuori bersaglio in cui un’altra regione del DNA della cellula viene modificata, che potrebbe causare effetti collaterali indesiderati, come il cancro. Tuttavia, nuove e migliori strategie hanno reso tale probabilità molto bassa.

Anche se lo studio CRISPR è per una mutazione specifica nel CEP290, credo che l’uso della tecnologia CRISPR nel corpo sia eccitante e un passo da gigante. So che questo trattamento è in una fase iniziale, ma mostra una chiara promessa. Nella mia mente, così come in quella di molti altri scienziati, l’innovazione terapeutica mediata da CRISPR è assolutamente promettente.

Un’immagine a infrarossi di un uomo e un cane. Ricercatori tedeschi e svizzeri hanno dimostrato di poter dotare i topi viventi di questo tipo di visione.Joseph Giacomin/Getty Images

Altri modi per affrontare la cecità – In un altro studio appena riportato sulla rivista Science, scienziati tedeschi e svizzeri hanno sviluppato una tecnologia rivoluzionaria, che permette ai topi e alle retine umane di rilevare i raggi infrarossi. Questa capacità potrebbe essere utile per i pazienti che soffrono di una perdita di fotorecettori e della vista.

I ricercatori hanno dimostrato questo approccio, ispirato alla capacità dei serpenti e dei pipistrelli di vedere il calore, dotando i topi e le retine umane postmortem di una proteina che diventa attiva in risposta al calore. La luce infrarossa è la luce emessa da oggetti caldi che è al di là dello spettro visibile.

Il calore riscalda una particella d’oro appositamente progettata che i ricercatori hanno introdotto nella retina. Questa particella si lega alla proteina e la aiuta a convertire il segnale di calore in segnali elettrici che vengono poi inviati al cervello.

In futuro, sono necessarie ulteriori ricerche per mettere a punto la capacità delle proteine sensibili agli infrarossi a diverse lunghezze d’onda della luce che miglioreranno anche la visione rimanente.

Questo approccio è ancora in fase di test negli animali e nel tessuto retinico in laboratorio. Ma tutti gli approcci suggeriscono che potrebbe essere possibile ripristinare, migliorare o fornire ai pazienti forme di visione utilizzate da altre specie.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation da Hemant Khanna alla University of Massachusetts Medical School. Leggi l’articolo originale qui.

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