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Molti approcci terapeutici utilizzano molecole antisenso progettate che si legano all’RNA e ne impediscono la trascrizione. Credito BSIP/ Getty Images
I ricercatori accademici e biofarmaceutici hanno grandi progetti per l’acido nucleico o RNA, un tempo sottovalutato.
La ricerca sull’RNA ha preso una strana strada non lineare. Per decenni, l’RNA è stato trattato come un ripensamento. Il DNA conteneva il codice più importante, mentre l’RNA era semplicemente un macchinario che aiutava a esprimerlo.
Tuttavia, c’è sempre stata una fascinazione per l’RNA. Verso la fine degli anni ’60, il biologo Francis Crick e il chimico Leslie Orgel, entrambi al lavoro presso il Salk Institute di La Jolla, California, condividevano spesso i loro pensieri, durante il pranzo, sull’ipotesi del mondo a RNA: prima che esistessero il DNA o le proteine, l’RNA svolgeva entrambi i compiti.
“La conclusione a cui sono giunti, come ipotesi, è stata che l’RNA è arrivato prima”, afferma Gerald Joyce, presidente del Salk. “L’RNA ha tracciato le tracce e poi si è evoluto in DNA”.
All’epoca, sembrava improbabile che l’RNA potesse immagazzinare informazioni genetiche e catalizzare reazioni chimiche, ma queste capacità sono ormai un fatto accertato. E mentre l’ipotesi del mondo a RNA non è stata dimostrata, pochi ora la stanno scartando a priori.
Nei 60 anni trascorsi dalle riflessioni di Crick e Orgel, la ricerca sull’RNA ha raggiunto la maturità, aggiudicandosi premi Nobel consecutivi per la fisiologia o la medicina nel 2023 e nel 2024. Innumerevoli scienziati ora studiano “l’altro” acido nucleico e l’RNA è in piena ascesa.
Questa crescente attenzione scientifica all’RNA è stata evidente al the Bench and Beside IV, organizzato da Nature Conferences e ospitato dal Salk Institute, nel dicembre 2024. Sponsorizzato da Alnylam Pharmaceuticals, Ionis Pharmaceuticals e dall’UC San Diego Center for RNA Technologies & Therapeutics, l’incontro ha esaminato le complesse relazioni della molecola con la salute umana e il modo in cui le terapie a base di RNA stanno rapidamente entrando nella clinica.
La crescente impronta terapeutica dell’RNA
I farmaci a RNA stanno già avendo un impatto terapeutico significativo nella distrofia muscolare di Duchenne, nell’atrofia muscolare spinale e in altre patologie genetiche.
Christine Esau, vicepresidente del reparto di biologia presso Arrowhead Pharmaceuticals, studia come l’interferenza dell’RNA (RNAi), una forma di silenziamento genico post-trascrizionale, possa essere sfruttata per controllare i geni che causano malattie.
La pipeline di Arrowhead è dominata dalle terapie per le malattie del fegato. Le condizioni del fegato sono frutti a portata di mano perché l’organo ha un forte apporto di sangue e gli epatociti si legano bene alle nanoparticelle lipidiche spesso utilizzate per fornire RNA terapeutico. Oltre al fegato, l’azienda sta prendendo di mira le condizioni dei polmoni, dei muscoli e del sistema nervoso centrale (SNC).
“Una caratteristica comune nelle malattie del SNC è l’aggregazione anomala di proteine nel cervello, che causa neurotossicità“, afferma Esau. “Questo è un meccanismo difficile da curare con piccole molecole e anticorpi, ma con la terapia a RNA possiamo intervenire e abbattere la produzione di quella proteina anomala, e avere il potenziale per arrivare dritti al cuore della malattia“.
Prendere di mira le malattie rare
L’RNA viene anche utilizzato per colpire malattie genetiche rare. Ci sono circa 7.000 di queste condizioni, ma solo diverse centinaia di terapie approvate. Poiché l’RNA è relativamente facile da produrre e manipolare, potrebbe essere facilmente personalizzabile per trattare molte condizioni.
Joe Gleeson, neuroscienziato presso l’UC San Diego, sta lavorando con filamenti singoli, sintetici e corti di sequenze deossinucleotidiche, note come oligonucleotidi antisenso (ASO). È anche Direttore medico della n-lorem Foundation che progetta ASO per curare pazienti con condizioni nano-rare (meno di 30 pazienti in tutto il mondo). La fondazione abbraccia gli ASO per la loro flessibilità e capacità di gestire l’espressione genica in molte malattie rare.
“Pensavamo che molte di queste condizioni fossero causate da mutazioni genetiche con perdita di funzione”, afferma Gleeson. “Ora sappiamo che una grande percentuale è con guadagno di funzione. Ciò cambia completamente l’equazione perché possiamo prenderle di mira, ridurre la loro espressione e sperare di ottenere qualche beneficio sulla salute”.
Finanziato da donazioni, n-Lorem Foundation, un’organizzazione senza scopo di lucro con sede a Carlsbad, in California, genera ASO personalizzati: i medici nominano i pazienti, quindi la fondazione valuta l’idoneità in base alla biologia della malattia e ad altri fattori. N-lorem scopre e produce il farmaco, mentre il medico che lo nomina presenta una domanda di nuovo farmaco sperimentale (IND). Una volta approvata l’IND, il paziente riceve il suo ASO personalizzato gratuitamente, per tutta la vita.
“Ne abbiamo più di 60 nella fase di scoperta, 20 in fase di sviluppo preclinico, forse 5 per i quali è in preparazione l’IND e 29 pazienti che sono attualmente in cura o in attesa di cura”, afferma Gleeson.
Fyodor Urnov, Direttore scientifico di biologia molecolare e cellulare presso l’Università della California a Berkeley e Direttore di tecnologia e traduzione presso l’ Innovative Genomics Institute (IGI), ha una visione altrettanto grandiosa: fare di CRISPR lo standard di cura per le malattie genetiche.
Urnov ritiene che gli strumenti esistano già per sviluppare e produrre terapie CRISPR su misura nel giro di poche settimane. L’RNA svolge un ruolo centrale, guidando il costrutto CRISPR verso le sequenze di DNA che necessitano di editing.
Tuttavia, il problema non è sviluppare e produrre le terapie, bensì creare un approccio normativo più flessibile che semplifichi le approvazioni.
Urnov indica il vaccino mRNA contro il cancro di Moderna per il melanoma metastatico, che è progettato su misura per ogni paziente. Ritiene che questo sia un precedente normativo: è la piattaforma ad essere approvata piuttosto che ogni trattamento. Questo approccio potrebbe accelerare le terapie CRISPR personalizzate per i bambini con malattie genetiche.
“Due settimane per creare un mRNA che non è mai stato sottoposto a revisione normativa, che non è mai stato sottoposto a nessuna sperimentazione clinica“, afferma Urnov. “Se possiamo farlo per il melanoma metastatico, perché non possiamo farlo per un bambino?“.
L’RNA continua a sorprendere
I ricercatori stanno ancora facendo scoperte sull’RNA. Fino a poco tempo fa, si pensava che l’RNA abitasse solo l’interno delle cellule. Ma Ryan Flynn, un ricercatore del Boston Children’s Hospital e dell’Harvard Stem Cell Institute, ha ampliato questa comprensione, trovando piccoli RNA non codificanti glicosilati sulle superfici cellulari.
“Se questa biologia opera anche all’esterno della cellula, forse dove le cellule comunicano tra loro“, afferma Flynn, “questo potrebbe davvero cambiare il modo in cui pensiamo a come le cellule operano effettivamente nel loro ambiente e a come la salute o la malattia siano effettivamente regolate dall’RNA“.
Kate Meyer, biochimica alla Duke University, studia come le modifiche chimiche influenzano l’RNA. Il suo laboratorio è particolarmente focalizzato sulla metilazione m6A nell’mRNA messaggero. La capacità di manipolare terapeuticamente m6A potrebbe avere un impatto su una varietà di malattie, tra cui il cancro.
Il laboratorio di Meyer ha sviluppato nuovi strumenti per misurare m6A e il suo impatto sull’mRNA. I risultati potrebbero illuminare nuovi modi per riprogrammare l’espressione genica per modulare la malattia.
“Molte malattie comportano ipermetilazione, che può avere un impatto sulla produzione di proteine“, afferma Meyer. Regolamentare m6A, suggerisce, “può essere una strategia potenzialmente nuova per superare gli effetti deleteri dell’ipermetilazione”.
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Questi e altri sforzi potrebbero capovolgere il panorama terapeutico e abilitare soluzioni basate sull’RNA per molte condizioni. “Tutto ciò mi dà speranza”, afferma Meyer. “Abbiamo un futuro luminoso davanti a noi in termini di miglioramenti che possiamo apportare alle tecnologie terapeutiche esistenti e anche nuove malattie che potremmo essere in grado di colpire“.