La sindrome dell’X Fragile è la causa più frequente di disabilità intellettiva nei maschi. Colpisce un ragazzo su 3.600 nati e può anche causare tratti autistici, come deficit sociali e di comunicazione, così come problemi di attenzione e iperattività. Attualmente, non esiste una cura per questo disturbo.
La sindrome dell’X fragile è causata da mutazioni nel gene FMR1 sul cromosoma X, che impedisce l’espressione del gene. L’ assenza della proteina codificata da FMR1 durante lo sviluppo del cervello, ha dimostrato di causare l’ipereccitabilità nei neuroni associati alla sindrome. Ora, per la prima volta, i ricercatori del Whitehead Institute hanno ripristinato l’attività del gene della sindrome dell’ X fragile nei neuroni colpiti usando il sistema CRISPR / Cas9 per rimuovere la metilazione – i tag molecolari che mantengono spento il gene mutante – suggerendo che questo metodo potrebbe rivelarsi un utile per il target di malattie causate da metilazione anormale.
( Vedi anche:Sindrome dell’ X Fragile: la ricerca mostra neuroni normali che interagiscono male).
La ricerca di Rudolf Jaenisch dell’Istituto Whitehead per la ricerca biomedica che è descritta online questa settimana nella rivista Cell, è la prima prova diretta che la rimozione della metilazione da un segmento specifico all’interno del locus FMR1 può riattivare il gene e salvare i neuroni dalla sindrome dell’ X Fragile.
La sequenza del gene FMR1 include una serie di ripetizioni di tre nucleotidi (CGG) e la lunghezza di queste ripetizioni determina se una persona svilupperà o meno la sindrome X fragile: una versione normale del gene contiene da 5 a 55 ripetizioni CGG, versioni con 56 a 200 ripetizioni sono considerate ad alto rischio di generare alcuni dei sintomi della sindrome e quelle versioni con più di 200 ripetizioni produrranno una sindrome dell’ X fragile.
Fino ad ora, il meccanismo che collegava le ripetizioni eccessive in FMR1 alla sindrome X fragile non era ben compreso. Ma Shawn Liu, un postdoc nel laboratorio di Jaenisch e primo autore dello studio e altri, hanno pensato che la metilazione che ricopriva quelle ripetizioni nucleotidiche poteva svolgere un ruolo importante nello spegnimento dell’espressione del gene.
Per testare questa ipotesi, Liu ha rimosso i tag di metilazione dalle ripetizioni FMR1 usando una tecnica basata su CRISPR / Cas9 che ha recentemente utilizzato con Hao Wu, un postdoc nel laboratorio di Jaenisch. Questa tecnica può aggiungere o eliminare i tag di metilazione da specifici tratti di DNA. La rimozione dei tag ha fatto riattivare l’espressione del gene FMR1 al livello del gene normale.
“Questi risultati sono piuttosto sorprendenti – questo lavoro ha prodotto quasi un completo ripristino dei livelli di espressione del gene FMR1“, dice Jaenisch, del Whitehead Institute, dove si trova il suo laboratorio e ha condotto la ricerca. Jaenisch è anche Professore di biologia al MIT. “Spesso quando gli scienziati testano gli interventi terapeutici, ottengono solo un parziale ripristino, quindi questi risultati sono veramente sostanziali”, dice il ricercatore.
Il gene FMR1 riattivato ha salvato i neuroni derivati da cellule staminali pluripotenti (iPS) indotte, da sindrome X fragile, invertendo l’attività elettrica anormale associata alla sindrome. Quando i neuroni salvati sono stati innestati nel cervello dei topi, il gene FMR1 è rimsto attivo nei neuroni per almeno tre mesi, suggerendo che la metilazione corretta è sostenibile nell’animale.
“Abbiamo dimostrato che questo disturbo è reversibile a livello neuronale“, dice Liu. “Quando abbiamo rimosso la metilazione delle ripetizioni CGG nei neuroni derivati dalle cellule iPS della sindrome X fragile, abbiamo ottenuto la piena attivazione di FMR1“.
La tecnica basata su CRISPR / Cas-9 può anche rivelarsi utile per altre malattie causate da metilazione anormale tra cui la distrofia muscolare.
Fonte: Cell
