I ricercatori della UT Southwestern Medical Center hanno utilizzato con successo un nuovo metodo di modifica genetica per correggere una mutazione che porta alla distrofia muscolare di Duchenne (DMD).
Il nuovo editing genetico utilizzato dai ricercatori è CRISPR-Cpf1.
Il team aveva utilizzato in precedenza il sistema originale di editing genetico CRISPR-Cas9 per correggere il difetto genetico nella distrofia muscolare di Duchenne in un modello murino della malattia e nelle cellule umane. Nel lavoro attuale, i ricercatori hanno usato una nuova variante del sistema editing-genetico per riparare il difetto sia in un modello di topo che in cellule umane.
( Vedi anche:La FDA approva un farmaco per la distrofia muscolare di Duchenne).
“Abbiamo prelevato da un paziente cellule con la mutazione responsabile della distrofia muscolare di Duchenne e le abbiamo corrette in vitro per ripristinare la produzione della proteina distrofina mancante nelle cellule. Questo lavoro ci offre un nuovo strumento promettente derivato da CRISPR”, ha spiegato l’autore dello studio Dr. Eric Olson, Presidente del Dipartimento di biologia molecolare, co-Direttore della UT e Direttore del Centro Hamon Di Medicina rigenerativa.
La ricerca è stata pubblicata dalla rivista Science Advances.
CRISPR-Cpf1 differisce sostanzialmente da CRISPR-Cas9.
La tecnica CRISPR / Cas9 sta rivoluzionando la ricerca genetica, ma come è stato scoperto CRISPR-Cpf1?
“Uno dei pionieri della tecnica CRISPR-Cas9. ha trovato un modo per rendere CRISPR ancora più semplice e più preciso da utilizzare. In un documento pubblicato in Cell il 25 settembre, un team guidato dal biologo Feng Zhang del Broad Institute di Cambridge, Massachusetts, riporta la scoperta di una proteina chiamata Cpf1 che può superare alcune delle limitazioni di CRISPR / Cas9. Anche se il sistema funziona bene per la disattivazione dei geni, è spesso difficile modificarli veramente sostituendo una sequenza di DNA con un’ altra.
Il sistema CRISPR/ Cas9 si è evoluto come una strategia dei batteri e archeobatteri di difendersi dai virus invasori. Si trova in una vasta gamma di questi organismi e utilizza un enzima chiamato Cas9 per tagliare il DNA in un sito specificato. I ricercatori hanno trasformato CRISPR/Cas9 in una potenza che può essere utilizzata in biologia molecolare in altri organismi. I tagli effettuati dall’enzima vengono riparati dai processi naturali di riparazione del DNA della cellula.
CRISPR è molto più semplice dei precedenti metodi di editing-genetico, ma Zhang ha pensato che ci fosse ancora spazio per migliorare la tecnica.
Insieme ai suoi colleghi ha cercato nel regno batterico di trovare un’alternativa all’ enzima Cas9 comunemente usato nei laboratori e nel mese di aprile ha riferito di aver scoperto una versione più piccola di Cas9 nel batterio Staphylococcus aureus. Le piccole dimensioni rendono l’enzima Cpf1 più abile nel fare la spola nelle cellule mature, una destinazione cruciale per alcune potenziali terapie.
I ricercatori hanno inoltre scoperto alcune differenze curiose nel modo di lavorare tra Cpf1 e Cas9 : Cas9 richiede due molecole di RNA per tagliare il DNA mentre Cpf1 necessita di una sola molecola; le proteine Cpf1 inoltre, tagliano il DNA in luoghi diversi offrendo ai ricercatori più opzioni nella scelta di un sito da modificare; Cpf1 taglia il DNA in un modo diverso. Cas9 taglia entrambi i filamenti di DNA in una molecola nella stessa posizione, mentre Cpf1 lascia un filo più lungo dell’altro, creando un’estremità ‘appiccicosa’.
“Queste estremità adesive portano informazioni che possono indirizzare l’inserimento del DNA che è molto più controllabile”, ha spiegato Zhang.
In questa nuova ricerca il team della UT ha utilizzato CRISPR/Cpf1, alternativa a CRISPR/ Cas9, per modificare il difetto genetico che causa la distrofia muscolare di Duchenne.
“La modifica del genoma CRISPR-Cpf1 mediata corregge non solo la distrofia muscolare di Duchenne, ma migliora anche la contrattilità muscolare e la forza”, ha detto il co-autore dello studio Dr. Rhonda Bassel-Duby, Professore di Biologia molecolare e Direttore associato del Centro Hamon per la Medicina rigenerativa.
“La distrofia di Duchenne è determinata da alterazioni di un gene localizzato nel cromosoma X. Questo gene contiene le informazioni per la produzione di una proteina chiamata distrofina. Le mutazioni, possono essere di vario tipo e comprendono sia sostituzioni nucleotidiche, sia delezioni, ma tutte hanno come effetto quello di causare l’assenza totale della proteina”.
Dal momento che ci sono numerosi siti nel gene in cui potrebbe essere una mutazione che causa la malattia, la flessibilità della terapia editing-genetico è cruciale.
” CRISPR-Cpf1 può essere applicato a un gran numero di mutazioni del gene. Il nostro obiettivo è quello di correggere in modo permanente le cause genetiche sottostanti questa terribile malattia e questa ricerca ci avvicina a realizzare tale scopo”, ha detto il Dr. Olson.
“CRISPR-Cpf1 rispetto a CRISPR-Cas9 è più facile da consegnare alle cellule muscolari”, ha detto Yu Zhang ricercatore del laboratorio di Olson e primo autore di questo studio.
Fonte: Science Advances
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