I ricercatori che sperano di usare la tecnica di editing CRISPR per curare le malattie genetiche potrebbero essere costretti, almeno in alcuni casi, a cercare enzimi alternativi a Cas9 per evitare gli effetti di una possibile risposta del sistema immunitario a quell’enzimadi Heidi Ledford/Nature

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Raffigurazione dell'enzima Cas9 che taglia il DNA (© Science Photo Library / AGF)

Secondo uno studio pubblicato il 5 gennaio , il sistema immunitario del corpo potrebbe vanificare alcuni sforzi per sviluppare terapie geniche basate sullo strumento di editing genomico chiamato CRISPR-Cas9.Sono in molti a sperare fortemente che CRISPR-Cas9 possa un giorno essere usato negli esseri umani per correggere le mutazioni che causano malattie. Ma il nuovo studio - che è stato pubblicato su bioRxiv (un server che ospita articoli in preprint) e non è stato ancora oggetto di peer review - sta generando interrogativi sul successo di questo approccio.Qui "Nature" si interroga sul significato di questi risultati per il popolare sistema di editing genomico e per gli scienziati e le aziende che sperano di sfruttarlo per curare le malattie genetiche.CRISPR-Cas9 è un sistema immunitario primitivo che si trova in una vasta gamma di microbi. Il sistema si basa su un enzima chiamato Cas9, che taglia il DNA in un sito determinato dalla sequenza di un particolare filamento di RNA. I ricercatori possono alterare la sequenza di quella "guida a RNA" per indirizzare Cas9 verso un segmento specifico del DNA, aumentando così la possibilità di usare il sistema per correggere alcune mutazioni genetiche che causano malattie.Ma le proteine estranee, come Cas9, possono anche provocare risposte immunitarie durature. E due versioni dell'enzima Cas9 particolarmente apprezzate dai biologi molecolari provengono da batteri comuni che possono vivere nel corpo umano, e questo aumenta le probabilità che alcune persone abbiano già sviluppato risposte immunitarie contro quelle proteine.Un gruppo di ricercatori diretto da Matthew Porteus e Kenneth Weinberg, docenti diematologia pediatrica alla Stanford University, in California, ha analizzato campioni di sangue provenienti da 22 bambini e 12 adulti sani per valutare a loro risposta immunitaria alle due forme più usate dell'enzima Cas9.Hanno trovato che il 79 per cento dei partecipanti allo studio aveva anticorpi contro Cas9 proveniete dal batterio Staphlococcus aureus, e il 65 per cento aveva anticorpi contro l'enzima ricavato da Streptococcus pyogenes.In un esperimento correlato, il 46 per cento dei 13 partecipanti adulti aveva cellule immunitarie chiamate cellule T che prendono di mira Cas9 di S. aureus. Nessuna risposta immunitaria dello stesso tipo è stata invece trovata contro l'altra forma di Cas9 testata.Le risposte immunitarie dell'organismo possono far fallire una terapia genica e rappresentare un rischio per la salute della persona che la riceve. Gli anticorpi contro Cas9 possono legarsi all'enzima nel sangue, prima che abbia avuto la possibilità di agire. E le cellule T che prendono a bersaglio Cas9 potrebbero distruggere le cellule in cui la proteina è espressa, distruggendo le cellule "corrette" e, potenzialmente, provocando un pericoloso attacco ai tessuti del corpo.I ricercatori che studiano la terapia genica hanno familiarità con la minaccia rappresentata dalle risposte immunitarie, e i pazienti sono talvolta sottoposti a screening per le potenziali reazioni contro i componenti della terapia genica prima di essere autorizzati a ricevere un trattamento. Di conseguenza, la sperimentazione su tali reazioni immunitarie dovrebbe verosimilmente far parte di qualsiasi serio tentativo di sviluppare una terapia CRISPR-Cas9, in particolare se chi la propone pensa di richiedere l'approvazione della Food and Drug Administration statunitense e di altri enti regolatori in vista della commercializzazione della terapia.Una di queste società, la Intellia Therapeutics di Cambridge, in Massachusetts, sta valutando nei roditori e nei primati non umani le risposte immunitarie alle sue possibili terapie, dice il vicepresidente senior Thomas Barnes.Tuttavia, i problemi posti dalle risposte immunitarie hanno ottenuto relativamente poca attenzione sia dalla stampa popolare sia nella letteratura scientifica. Porteus afferma di aver sollevato la questione con diversi ricercatori interessati a sviluppare terapie basate su CRISPR-Cas9. "Ma nessuno sembrava interessato ad approfondire la cosa", dice.Porteus è interessato allo sviluppo di terapie per l'anemia falciforme basate sul prelievo delle cellule emtopoietiche dal corpo, l'uso di CRISPR-Cas9 per correggerle, e la loro succesiva reinfusione nel paziente. Poiché l'esposizione a Cas9 avviene al di fuori del corpo, è improbabile che l'approccio sia minacciato da una risposta immunitaria anti-Cas9.Ma Porteus si preoccupa di ciò che potrebbe accadere in altri test. "Sarebbe una vera e propria battuta d'arresto per l'editing genomico se una terapia Cas9 somministrata a un paziente provocasse una risposta infiammatoria tossica", dice. "C'è da augurarsi che questo lavoro spinga tutti a riflettere attentamente su come fare perché ciò non accada"."Non è probabile, dato l'enorme interesse per questo approccio e la ricchezza di enzimi alternativi tra cui scegliere. Un'altra soluzione potenziale è quella di sviluppare un sistema Cas9 a partire da batteri che non colonizzano o infettano gli esseri umani", dice Porteus. "Penso che questo lavoro possa stimolare questo tipo di studi."Inoltre, continua Porteus, i ricercatori possono anche riuscire a modificare in laboratorio gli enzimi Cas9 per ingegnerizzare forme che sfuggono alle risposte immunitarie preesistenti.Le prime applicazioni di CRISPR-Cas9 in studi clinici sono probabilmente incentrate su approcci che, come nel caso di Porteus, trattano cellule rimosse dal corpo ed è improbabile che attivono una risposta immunitaria.E Barnes osserva che Intellia, che si sta concentrando su Cas9 di S. pyogenes, sta sviluppando terapie che produrrebbero la proteina Cas9 solo per un breve periodo di tempo e solo all'interno delle cellule, così da limitare la possibilità di interferenze immunitarie anche modificando il genoma delle cellule all'interno del corpo.(L'originale di questo articolo è stato pubblicato su Nature l'8 gennaio 2018 . Traduzione ed editing a cura di Le Scienze. Riproduzione autorizzata, tutti i diritti riservati.)