Immagine: I muscoli scheletrici senza distrofina (riga in alto) e dopo che la distrofina è stata ripristinata (in basso) utilizzando la piattaforma CRISPR / Cas9 sviluppata da scienziati UCLA.
Gli scienziati della UCLA Eli e del Edythe Broad Center of Regenerative Medicine and Stem Cell Research, in collaborazione con il Center for Duchenne Muscular Dystrophy della UCLA, hanno sviluppato un nuovo approccio che in futuro potrebbe essere usato per trattare la Distrofia muscolare di Duchenne.
La terapia genica con cellule staminali potrebbe essere applicata al 60 per cento delle persone affette da Distrofia di Duchenne, una condizione che colpisce circa 1 su 5.000 maschi negli Stati Uniti .
L’approccio utilizza una tecnologia chiamata CRISPR / Cas9 per correggere le mutazioni genetiche che causano la malattia. Lo studio, che è stato condotto da co-autori April Pyle e Melissa Spencer e dal primo autore Courtney Young, è stato pubblicato sulla rivista Cell Stem Cell .
La Distrofia di Duchenne è causata da una mutazione in un gene chiamato distrofina, che produce una proteina con lo stesso nome. Nelle persone senza la malattia, la proteina distrofina aiuta a rafforzare e collegare le fibre muscolari e le cellule. Ci sono centinaia di mutazioni nel gene distrofina che possono portare alla malattia, ma nel 60 percento delle persone con Duchenne, le mutazioni si verificano all’interno di un punto di accesso specifico del gene.
Le mutazioni causano anormalmente bassa produzione della proteina distrofina, che a sua volta causa la degenerazione dei muscoli che diventano progressivamente sempre più deboli. I sintomi di solito iniziano nella prima infanzia; i pazienti perdono gradualmente la mobilità e in genere muoiono per insufficienza cardiaca o respiratoria intorno all’età di 20 anni. Alcuni farmaci attuali possono trattare i sintomi della malattia, ma nessuno può fermare la sua progressione o migliorare significativamente la qualità di vita dei pazienti e non vi è attualmente alcun modo per invertire o curare la malattia.
La piattaforma sviluppata dai ricercatori UCLA si concentra sul punto specifico di accesso del gene della distrofina.
Per testare la nuova strategia, i ricercatori hanno utilizzato cellule della pelle ottenute da pazienti del Centro per la distrofia muscolare di Duchenne, ognuno dei quali aveva una mutazioni del gene distrofina. I ricercatori hanno riprogrammato le cellule per creare cellule staminali pluripotenti indotte, al Broad Stem Cell Research Center. Le cellule staminali pluripotenti indotte o cellule iPS, hanno la capacità di diventare qualsiasi tipo di cellula umana, pur mantenendo il codice genetico della persona da cui provengono.
Successivamente, gli scienziati hanno rimosso le mutazioni Duchenne nelle cellule iPS utilizzando una piattaforma di genoma editing che utilizza la tecnologia CRISPR / Cas9. (CRISPR l’acronimo di “cluster brevi a ripetizioni palindromiche regolarmente intervallate”. CRISPR-Cas9 offre la possibilità di trovare filamenti specifici di DNA, tagliarli con un bisturi molecolare e trasformarli in qualcosa di completamente nuovo. Una tecnologia che offre infinite possibilità all’ingegneria del genoma.) Gli obiettivi della piattaforma erano: rimuove le regioni specifiche delle mutazioni del gene distrofina che ospita il 60 per cento delle mutazioni Duchenne e ripristinare la proteina mancante.
CRISPR / Cas9 è una reazione naturale che i batteri utilizzano per combattere i virus. Nel 2012, gli scienziati hanno scoperto che potevano adattare il processo per effettuare tagli a specifiche sequenze di DNA umano. Una parte del sistema / Cas9 CRISPR agisce come un sistema di navigazione e può essere programmato per cercare una parte specifica del codice genetico – una mutazione, per esempio. La seconda parte del sistema può tagliare mutazioni fuori del codice genetico e in alcuni casi può sostituire la mutazione con una normale sequenza genetica.
Una volta che i ricercatori della UCLA hanno prodotto cellule iPS che non presentavano mutazioni Duchenne, esse si sono differenziate in cellule del muscolo cardiaco e cellule del muscolo scheletrico. Le cellule del muscolo scheletrico sono state trapiantate nei topi che avevano una mutazione genetica nel gene distrofina.
Essi hanno scoperto che le cellule muscolari trapiantate hanno prodotto con successo, la proteina distrofina umana.
Il risultato è stato il più grande mai osservato nella delezione nel gene distrofina mediante CRISPR / Cas9 e lo studio è stato il primo a creare corrette cellule iPS umane che possono ripristinare direttamente il tessuto muscolare funzionale nei pazienti affetti da Duchenne.
“Questo lavoro dimostra la possibilità di utilizzare il genoma editing, più il potere rigenerativo delle cellule staminali, per correggere le mutazioni genetiche e ripristinare la produzione di distrofina nel 60 per cento dei pazienti affetti da Distrofia di Duchenne”, ha detto Pyle, Professore associato di microbiologia, immunologia e genetica molecolare e membro del Broad Stem Cell Research Center.
La piattaforma / Cas9 CRISPR per la distrofia di Duchenne, sviluppata dagli scienziati UCLA, non è ancora disponibile in studi clinici e non è stata ancora approvata dalla FDA per l’uso negli esseri umani.
