Uno studio appena pubblicato sulla rivista scientifica Science Translational Medicine descrive lo sviluppo di una terapia genica per riparare una mutazione che causa la fibrosi cistica. Il lavoro, coordinato da Alessandro Umbach e Anna Cereseto dell’Università di Trento, si focalizza sulla mutazione 1717-1G>A, un “errore” genetico che impedisce la produzione della proteina CFTR, necessaria per il corretto trasporto di sali e fluidi negli organi. Questo compromette la regolazione dell’idratazione e della pulizia del muco, rendendo la patologia particolarmente grave a livello polmonare, dove il danno ai tessuti rappresenta la principale causa di mortalità.

La fibrosi cistica è una malattia genetica rara causata da mutazioni nel gene CFTR che compromettono il trasporto di ioni cloro e bicarbonato attraverso le membrane cellulari. Colpisce oltre 100mila persone nel mondo.

Negli ultimi decenni la ricerca ha prodotto farmaci efficaci per la maggior parte dei pazienti, ma circa il 10% rimane escluso da queste terapie. Si tratta di pazienti con mutazioni che interrompono la sintesi corretta della proteina funzionale (splicing). La mutazione 1717-1G>A è la seconda mutazione di splicing più frequente e non dispone ancora di alcun trattamento approvato.

«Nel nostro laboratorio lavoriamo da anni sull’editing genomico e sviluppiamo strumenti per intervenire sul DNA in modo preciso ed efficace», spiega Cereseto. «A un certo punto ci siamo chiesti in quale contesto clinico applicarli e così nel 2018 abbiamo iniziato a lavorare sulla fibrosi cistica, una malattia complessa e multiorgano che colpisce in particolare i polmoni, causata da diverse mutazioni lungo il gene CFTR. Dopo aver lavorato anni dimostrando che le mutazioni si possono correggere, ci siamo concentrati su quelle che non rispondono ai farmaci attualmente disponibili, in particolare quelle che impediscono la sintesi della proteina».

«Abbiamo utilizzato – spiega la ricercatrice – tecnologie di editing genomico di seconda generazione che permettono di modificare i nucleotidi senza tagliare la doppia elica del DNA, attraverso un processo di cosiddetta deaminazione. Si tratta di un sistema che consente di eseguire modifiche precise e puntuali. E puntiamo a integrare queste tecnologie con strategie di delivery basate sull’RNA, sfruttando quanto appreso con i vaccini sviluppati per il Covid».

Per risolvere il difetto genetico il team ha utilizzato l’adenine base editing, una tecnologia di precisione che consente di modificare singole lettere del DNA. Il sistema impiega l’editor ABE9 combinato con la variante SpRY della proteina Cas9, permettendo di convertire l’adenina patogena in guanina. L’intervento avviene senza rompere la doppia elica del DNA, «riducendo così il rischio di modifiche indesiderate».

In altre parole, attraverso la tecnica “taglia e cuci” CRISPR-Cas, e l’inserimento di CFTR all’interno delle cellule dell’RNA messaggero (mRNA), l’intento è veicolare – attraverso nanoparticelle lipidiche – l’informazione per la produzione della proteina funzionante.

Come spiega a INNLIFES la biologa molecolare del CIBIO (Dipartimento di Biologia Cellulare, Computazionale e Integrata) dell’Università di Trento, la terapia viene somministrata alle cellule sotto forma di RNA messaggero. «Approccio che consente un’espressione temporanea dell’editor nella cellula ma produce una correzione permanente del difetto genetico».

L’efficacia del sistema è stata testata su cellule delle vie aeree e su organoidi intestinali derivati da pazienti affetti da fibrosi cistica. Si tratta di modelli tridimensionali che replicano le caratteristiche degli organi umani. «In entrambi i casi abbiamo osservato che, una volta corretta la mutazione, la proteina CFTR torna a funzionare», afferma Cereseto, sottolineando l’importante collaborazione con l’Istituto Telethon Tigem di Pozzuoli e KU Leuven (Belgio).

I test hanno mostrato una capacità di correzione del 13% «e secondo i dati della letteratura scientifica, il raggiungimento di una soglia del 10% è considerata sufficiente per ripristinare le funzioni biologiche necessarie a contrastare la malattia».

Lo studio ha dimostrato che la tecnica agisce in modo specifico sulla mutazione, senza alterare le sequenze di DNA sane. «La nostra strategia potrebbe quindi offrire una prospettiva di cura per i pazienti che non rispondono ai farmaci attuali» spiega Cereseto. «I risultati pubblicati – aggiunge – evidenziano cioè che SpRY-ABE9 è una potenziale strategia di editing genomico per correggere permanentemente la mutazione 1717-1G>A e ripristinare la funzione di CFTR».

Il passaggio successivo riguarda la possibilità di trasferire questa strategia nei tessuti bersaglio, in particolare nei polmoni. «Il principale ostacolo è trovare un sistema efficace per portare questi RNA nelle cellule polmonari. Il polmone è un organo difficilmente accessibile, fatto per difendersi da tutto quello che arriva dall’esterno», spiega Cereseto.

«Con il supporto della Fondazione per la ricerca sulla fibrosi cistica stiamo lavorando al progetto GenDel-CF, un consorzio che coinvolge diversi gruppi di ricerca, tra cui il Tigem e l’Icgeb in Italia. L’obiettivo, sviluppare sistemi di trasporto (delivery) di tecnologie di terapia genica per ripristinare la produzione della proteina CFTR funzionante per arrivare in futuro a un trattamento somministrabile per via inalatoria. Stiamo testando la nostra tecnologia per trasportare RNA terapeutici nelle cellule bersaglio attraverso nanoparticelle lipidiche».

«La potenzialità dell’editing genomico è quella di intervenire direttamente sul gene e correggerlo dove si trova. Se riusciamo a riparare la mutazione, possiamo ripristinarne la funzione senza dover ricorrere a trattamenti farmacologici continuativi», conclude Cereseto. Che puntualizza: «siamo in una fase avanzata di ricerca preclinica: siamo riusciti a trovare la strategia per correggere queste mutazioni. Confidiamo nella possibilità di sviluppare terapie mirate per pazienti che oggi non hanno opzioni disponibili, ma resta da risolvere il problema del trasferimento efficiente del sistema di editing nei tessuti polmonari». Questo è il collo di bottiglia. E su questo fronte la ricerca continua, racconta la professoressa dell’Università di Trento, anche nei laboratori di Alia Therapeutics, startup specializzata in terapie innovative per le malattie genetiche rare attraverso la tecnologia di editing genico di nuova generazione, che Cereseto ha fondato nel 2018.