3D render of the CRISPR-Cas9 genome editing system

La tecnologia CRISPR cura l’amiloidosi da transtiretina (ATTR)

image_pdf

Ovvero come NTLA-2001, una terapia CRISPR, possa curare un disturbo ereditario del fegato (ATTR)

Le amiloidosi: definizione e patogenesi

Esistono circa 30 tipologie di amiloidosi, classificate in base ai segni clinici e al tipo di aggregato insolubile (o sostanza amiloide) coinvolta e, tra le forme più frequenti, vi sono l’amiloidosi AL (amiloidosi da immunoglobuline/catene leggere), l’amiloidosi AA (infiammatoria/reattiva) e l’amiloidosi ATTR (da accumulo di transtiretina).

Trattando di quest’ultimo tipo di amiloidosi ATTR, all’origine della patologia, è coinvolto il gene omonimo (TTR) il cui difetto porta ad un accumulo del suo prodotto tradotto in una specifica proteina, vale a dire la transtiretina. La TTR è una proteina che contribuisce a trasportare la tiroxina (un ormone tiroideo) e il retinolo (vitamina A) in tutto il corpo.

Generalmente i pazientisoprattutto se in età avanzata – manifestano alcuni dei seguenti sintomi:

  • perdita di peso immotivata,
  • stanchezza,
  • dispnea,
  • urine schiumose,
  • gonfiore delle caviglie e delle gambe,
  • intorpidimento e formicolio a mani e piedi

Nella progressione della malattia, si formano così degli aggregati insolubili che, inevitabilmente, interferiscono con le funzioni di alcuni organi nobili come il cuore e i nervi che regolano la sensibilità degli arti inferiori e superiori. Senza intervento, il tasso di sopravvivenza varia tra 5 e 15 anni dall’insorgere della malattia.

Il Fegato: un bersaglio terapeutico?

Dunque la transtiretina è una proteina prodotta dalle cellule epatiche e questo rende il fegato, appunto, un vero e proprio organo bersaglio di tutte quelle terapie volte a ridurne la anomala produzione. Infatti, sebbene esistono farmaci attualmente disponibili o in fase di studio, questi non sono risultati ottimali.

Se da un lato riducono la produzione della proteina TTR (prendendo di mira quindi l’RNA messaggero che traduce il codice genetico nel prodotto finale che appunto è la proteina transtiretina), dall’altro devono essere presi per tutta la vita ma ciò non sempre garantisce l’arresto della malattia.

L’innovazione dell’editing genomico

CRISPR/Cas9 e Nanoparticelle lipidiche LNP (o lipid nanoparticle)

L’editing del genoma è un intervento di precisione che consente la correzione mirata di una sequenza di DNA.

Intellia Therapeutics è una biotech leader (cofondata da Jennifer Doudna, pioniera di CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeat) insieme ad Emmanuelle Charpentier -con la quale ha condiviso il Nobel per la Chimica nel 2020– focalizzata sullo sviluppo di terapie curative utilizzando il sistema CRISPR/Cas9. Il sistema Crispr-Cas9 è composto da un enzima per tagliare il DNA (la proteina Cas9) e un segmento di RNA guida (gRNA) che ha la funzione di dirigere Cas9 al sito bersaglio nel genoma.

Questi componenti della macchina molecolare di editing genomico devono essere veicolati in piccole sfere di lipidi (o nanoparticelle – LNP), all’interno delle quali è stato inserito appunto l’RNA messaggero (o mRNA, per produrre la proteina Cas9) e l’RNA guida (o gRNA, una breve sequenza di RNA complementare a quella del sito che si vuole tagliare sul DNA).

Queste nanoparticelle, successivamente, penetrano all’interno delle cellule epatiche e rilasciano il complesso CRISPR/Cas9 che, in combinazione coi naturali meccanismi di riparazione della cellula, agisce apportando le modifiche al DNA.

Quella dell’utilizzo di nanoparticelle lipidiche (o LNP) rappresenta un approccio davvero innovativo. Infatti, per quanto riguarda l’aspetto della sicurezza, dallo studio di Intellia Therapeutics è emerso che, negli animali trattati, sia le nanoparticelle che il materiale trasportato al proprio interno (il sistema CRISPR/CAS9) sono stati smaltiti dalla circolazione nel giro di una settimana. Tale risultato smonta quegli interrogativi sulle possibili modifiche “fuori bersaglio” (effetti “off target”) se questa tecnica fosse invece veicolata da vettori virali, tipicamente virus adeno-associati (AAV). Infatti l’utilizzo di AAV, determina una permanenza nelle cellule dell’enzima Cas9 che, agendo da “forbice o bisturi molecolare”, comporterebbe il potenziale rischio di ‘tagli indesiderati’ (o appunto effetti “off target”) al DNA conseguenti al trattamento.

NTLA – 2001 e amiloidosi: la prima terapia sperimentale in vivo

Nell’ambito di uno studio clinico di Fase I, il trattamento, attualmente in corso, ha l’obiettivo di definire il dosaggio, la sicurezza e l’efficacia preliminare del farmaco NTLA-2001.

Dai dati emerge che dei sei pazienti trattati, tre hanno ricevuto una dose più bassa della terapia somministrata per via sistemica e gli altri tre una dose più alta.

In tutti è stato osservato un evidente calo del livello di TTR entro il primo mese, coloro che hanno ricevuto la più alta delle due dosi hanno avuto una riduzione media dei livelli patologici di proteina TTR dell’87%, con picchi del 96%. Questo è il primo esempio in cui CRISPR-Cas9 viene iniettato direttamente nel flusso sanguigno – in altre parole somministrazione sistemica – dove lo usiamo come un modo per raggiungere un tessuto che è lontano dal sito di iniezione e lo usiamo in modo molto specifico per modificare geni che causano malattie. Dopo aver condotto studi preclinici in vitro e in vivo si sono verificati eventi avversi lievi portando a riduzioni delle concentrazioni sieriche della proteina TTR attraverso il knockout mirato del gene omonimo” (John Leonard, CEO di Intellia Therapeutics).

Terapie diverse e prospettive future

Spegnere il gene causa della malattia grazie alla Crispr-Cas9 rappresenta una delle prime applicazioni in vivo nella patologia di amiloidosi da transtiretina (ATTR). Usato inizialmente per trattare ex vivo la malattia falciforme e la beta-talassemia, il prossimo obiettivo dell’azienda biotech è affrontare l’amiloidosi ATTR ereditaria e wild-type, sia la polineuropatia che la cardiomiopatia, con una singola dose di trattamento in vivo.

La terapia ex vivo presuppone il prelievo delle cellule staminali dal paziente, la loro manipolazione genetica in laboratorio e poi la reinfusione nel paziente stesso; mentre quella in vivo prevede la somministrazione di CRISPR – o di un’altra terapia genicadirettamente nell’organismo mediante iniezione locale o sistemica (Osservatorio Terapie Avanzate)”.

Attualmente sono in corso diversi test preclinici volti ad esplorare le potenzialità di questa tecnica di editing genomico mediante terapia ex vivo nel caso dell’emofilia, del deficit di alfa-1-antitripsina (AATD) e della leucemia mieloide acuta (AML). In futuro è possibile allora affermare che l’ editing genomico mediante approccio in vivo sarà cooptato anche in caso di altre malattie più comuni, come le malattie cardiache, la distrofia muscolare e le malattie cerebrali come l’Alzheimer?

Noemi Maria Giorgiano

Fonti

  1. https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMoa2107454(CRISPR-Cas9 In Vivo Gene Editing for Transthyretin Amyloidosis)
  2. Amyloidosis Support: Conoscenza dell’Amiloidosi (Italian Version)
  3. https://rarediseases.info.nih.gov/diseases/656/familial-transthyretin-amyloidosis
  4. Intellia Therapeutics

Please accept [renew_consent]%cookie_types[/renew_consent] cookies to watch this video.
%d blogger hanno fatto clic su Mi Piace per questo: