Malattie genetiche rare studio dalla Facoltà di Medicina della Johns Hopkins University.
Immagine: Abstract grafico. Credito: Molecular Therapy Nucleic Acids
Gli scienziati del laboratorio di medicina della Johns Hopkins affermano di aver sviluppato un potenziale nuovo modo per trattare una varietà di malattie genetiche rare caratterizzate da livelli troppo bassi di specifiche proteine cellulari. Per potenziare queste proteine, hanno creato versioni sperimentali di una “coda” genetica che si attacca alle cosiddette molecole di mRNA che producono le proteine.
Un rapporto sul lavoro di proof-of-concept svolto dai ricercatori su cellule coltivate in laboratorio e topi, è stato pubblicato sulla rivista Molecular Therapy Nucleic Acids e potrebbe aprire la strada a terapie per malattie in cui una copia dei geni di una persona è mancante o alterata, tanto che viene prodotta solo metà della quantità di proteine.
Tali disturbi, sebbene rari, includono alcune forme di cancro e disturbi del sistema immunitario e neurodegenerativi, tra cui la carenza di SYNGAP, che provoca difficoltà di apprendimento e caratteristiche autistiche nei bambini.
Esistono più di 300 condizioni di questo tipo (malattie da aploinsufficienza) e alcune provocano anche ritardi nello sviluppo.
“La nostra ricerca è nata con l’intento di aiutare le famiglie a trovare nuove opzioni di trattamento per queste malattie genetiche rare, oltre alle terapie di editing genetico attualmente in fase di studio”, afferma Jeff Coller, Ph.D., Bloomberg Distinguished Professor of RNA Biology and Therapeutics presso la Johns Hopkins University e professore di biologia molecolare e genetica presso la Johns Hopkins University School of Medicine.
Protein Booster sfrutta un sistema naturale di produzione di proteine
Il team di ricerca ha costruito la sua terapia a partire da sistemi presenti in natura, in cui ogni genitore contribuisce con metà del proprio DNA a un bambino. Il DNA contiene geni che vengono attivati e disattivati per produrre proteine cellulari che fanno funzionare correttamente il nostro corpo. Se la copia genetica di un genitore è mancante, o se contiene un errore, la copia genetica dell’altro genitore è l’unica fonte di quella proteina, quindi circa metà del livello proteico nella cellula va perso.
Nello specifico, il modo in cui le cellule producono proteine è tramite l’attivazione di un gene, che a sua volta produce mRNA, un messaggero genetico rilasciato per iniziare a produrre proteine. Questo processo di produzione di proteine continua finché gli mRNA non si autodistruggono. La velocità e la durata di questo processo sono controllate da una breve coda di poli(A) di molecole chimiche attaccate all’mRNA. Coller paragona la coda chimica a una miccia che brucia lentamente mentre si produce la proteina e alla fine si brucia fino a non consumarsi più, così che l’mRNA si degrada.
“Abbiamo sfruttato questo sistema naturale aggiungendo una coda artificiale di poli(A) all’mRNA”, afferma Coller. “Possiamo ingannare la cellula per estendere la durata di vita dell’mRNA e aumentare la sua produzione di proteine”.
L’obiettivo e la speranza, afferma, è che “anche piccoli incrementi nella produzione di proteine” possano aiutare le persone affette da disturbi da carenza proteica nelle malattie genetiche rare .
I risultati dello studio mostrano un aumento delle proteine
Coller e il borsista post-dottorato Bahareh Torkzaban, Ph.D., hanno progettato cinque tipi di booster di mRNA da attaccare a cinque mRNA umani. Un mRNA produce proteine di routine nelle cellule e gli altri quattro producono proteine essenziali per la funzione cerebrale. Dopo che gli scienziati hanno somministrato il booster di mRNA ai topi da laboratorio, ogni gruppo di topi presentava da 1,5 a 2 volte in più la proteina specifica del booster di mRNA rispetto ai topi di controllo che non avevano ricevuto il booster.
Leggi anche:Malattie rare: organoidi personalizzati per accelerare i trattamenti
Progettazione e prossimi passi del booster mRNA
Per distribuire i booster di mRNA, gli scienziati li hanno racchiusi in nanoparticelle ricoperte di lipidi (composti grassi). Le nanoparticelle vengono assorbite naturalmente dalle cellule attraverso le loro membrane esterne grasse. “Il booster di mRNA è progettato per funzionare solo nelle cellule che hanno l’mRNA che vogliamo indirizzare per la produzione di proteine“, afferma Coller. “Se l’mRNA non è espresso in una cellula, il booster di mRNA non farà nulla”.
Nei futuri esperimenti, Coller si concentrerà sullo sfruttamento ottimale del design di un booster di mRNA per colpire una specifica malattia e determinerà se può invertire i sintomi nei modelli animali di una malattia.
Ulteriori informazioni: Molecular Therapy Nucleic Acids