Ingineria genetică: o nouă strategie de creștere a eficienței și preciziei

Ingineria genetică este considerată ultima frontieră a medicinei de precizie deoarece permite corectarea extrem de precisă a erorilor din informațiile genetice la nivelul ADN-ului, responsabile de bolile grave ce sunt încă incurabile. Samuele Ferrari (doctorand în cadrul UniSR) și Aurelien Jacob, primii autori ai lucrării, explică:

«Astăzi putem ghida acest sistem de reparare, oferind celulei versiunea corectă pe care dorim să o inserăm, în locul celei care a suferit mutații. Pentru aceasta se utilizează un vector viral, adică un virus inhibat dar care poate încă infecta celulele și transfera matricea pentru corectarea acestora cu materialul genetic al acestora. Cu toate acestea, acest sistem de corecție vizat nu funcționează optim cu celulele stem hematopoietice care, prin natura lor, tind să fie statice și, de îndată ce percep deteriorarea ADN-ului tind să nu mai prolifereze sau chiar să se autoelimine. Apoi am trecut la studiul modului de a le stimula și a evita efectele secundare ale intervenției chirurgicale asupra materialului genetic».

Datorită studiilor anterioare efectuate în cadrul institutului de către grupul Naldini și în colaborare cu grupul lui Raffaella Di Micco, cercetătorii au descoperit unul dintre elementele cheie pentru a depăși impactul negativ al tăierii unor fragmente de ADN asupra celulelor stem hematopoietice, acționând asupra uneia dintre proteinele cele mai importante pentru reglarea proliferării celulare (p53). Această proteină - supranumită „gardianul genomului” - acționează ca un inhibitor al creșterii celulelor afectate de stări patologice, astfel încât funcționarea deficitară a acesteia este asociată cu numeroase tumori. Prin administrarea unui cocteil de proteine fără precedent în celulele stem în timpul procedurii de inginerie genetică, cercetătorii au reușit să blocheze temporar acțiunea acesteia și să îmbunătățească în mod semnificativ eficiența procesului de corecție.

Continuă Pietro Genovese, supraveghetorul studiului, ce a fost recrutat recent de Harvard Medical School din Boston:

«Aceasta nu este unica inovație introdusă. Am demonstrat că este posibilă inserarea vectorului viral, pe lângă secvența ghid pentru corecția ADN, de asemenea o secvență suplimentară scurtă ce funcționează ca un adevărat „cod de bare” pentru a identifica în mod unic celulele stem corectate. Astfel le putem urmări în timp și verifica dacă tratamentul nu a modificat comportamentul acestora. Acest lucru ne-a permis să demonstrăm nu doar eficiența ingineriei genetice, ci și - pentru prima oară - că procedura este sigură: de fapt, am reușit să excludem apariția celulelor ce ar putea provoca tumori viitoare. Cu alte cuvinte, dacă asociem fiecare cod de bare molecular cu o culoare, ne bucurăm să vedem multe culori diferite: înseamnă că există multe celule corectate. Din contră, dacă observăm câteva culori sau doar o culoare predominantă, pentru noi acesta este un semnal de alarmă ce indică faptul că procedura poate fi riscantă».

Un caz special al terapiei genetice este cel bazat pe ingineria genetică, o tehnologie recentă ce permite intervenția precisă pentru a descoperi și corecta erorile genetice la nivelul ADN-ului, chiar și la nivelul unei singure litere. Această tehnică este inspirată dintr-un sistem de apărare dezvoltat în antichitate de bacterii împotriva virusurilor, care, în cazul infecției, le face capabile să recunoască și să distrugă ADN-ul viral.

Pentru a ajunge la acest rezultat, cercetătorii utilizează așa-numitul „bisturiu molecular” CRISPR/Cas9, direcționat astfel încât să secționeze ADN-ul în punctul dorit, de exemplu acolo unde există o mutație responsabilă pentru o afecțiune. Principalul avantaj constă în faptul că gena deficitară este corectată „in situ” și își păstrează reglarea fiziologică, ceea ce asigură expresia observată în condiții normale. Aplicațiile terapeutice potențiale sunt multe, de la bolile genetice rare la tumori.

Studiul a fost finanțat de Telethon Foundation, de programul Horizon 2020 al Uniunii Europene, de către Ministerul Italian al Sănătății și de către Ministerul Cercetării Științifice, precum și de către  Louis-Jeantet Foundation din Geneva care, în 2019 i-a acordat chiar directorului SR -Tiget i premiul pentru medicină translațională. Aplicarea tehnologiei studiate la tratamentul anumitor afecțiuni genetice va fi efectuată în cadrul unei alianțe strategice între SR-Tiget și Genespire.