I ricercatori avvertono: “è molto efficace, ma non sempre sicuro. A volte i cromosomi scissi non si riprendono, compromettendo la stabilità genomica, il che a lungo termine potrebbe promuovere il cancro”.
Un nuovo studio della Tel Aviv University (TAU) identifica i rischi nell’uso delle terapie CRISPR, un metodo innovativo, vincitore del premio Nobel che prevede la scissione e la modifica del DNA, impiegato per il trattamento di alcuni tumori, le malattie epatiche e intestinali e le sindromi genetiche.
Questa tecnica è detta anche “taglia e cuci” del DNA, perché tramite apposite proteine si possono togliere specifiche sequenze genetiche dal filamento a doppia elica, per esemio quelle rsponsabili di malattie, e poi ricucire insieme il fl filamento di DNA stesso.
Studiando l’impatto di questa tecnologia sulle cellule T, globuli bianchi del sistema immunitario, i ricercatori hanno rilevato una perdita di materiale genetico in una percentuale significativa – fino al 10% delle cellule trattate. Spiegano che tale perdita può portare alla destabilizzazione del genoma, che potrebbe causare il cancro.
Lo studio è stato condotto dal Dr. Adi Barzel della School of Neurobiology, Biochemistry and Biophysics presso la Wise Faculty of Life Sciences della TAU e dal Dotan Center for Advanced Therapies, una collaborazione tra il Tel Aviv Sourasky Medical Center (Ichilov) e l’Università di Tel Aviv, e dal Dr. Asaf Madi e dal Dr. Uri Ben-David della Facoltà di Medicina della TAU e dal Centro Edmond J. Safra per la Bioinformatica. I risultati sono stati pubblicati sulla principale rivista scientifica Nature Biotechnology.
CRISPR è una tecnologia rivoluzionaria per la modifica del DNA, che scinde le sequenze di DNA in determinate posizioni al fine di eliminare segmenti indesiderati o alternativamente riparare o inserire segmenti benefici.
Sviluppata circa un decennio fa, la tecnologia si è già dimostrata straordinariamente efficace nel trattamento di una serie di malattie: cancro, malattie del fegato, sindromi genetiche e altro ancora.
Il primo studio clinico approvato che abbia mai utilizzato CRISPR è stato condotto nel 2020 presso l’Università della Pennsylvania, quando i ricercatori hanno applicato il metodo alle cellule T.
Prendendo le cellule T da un donatore, hanno espresso un recettore ingegnerizzato che prende di mira le cellule tumorali, usando la CRISPR per distruggere i geni che codificano per il recettore originale, che altrimenti avrebbero potuto causare alle cellule T di attaccare le cellule nel corpo del ricevente.
Nel presente studio, i ricercatori hanno cercato di esaminare se i potenziali benefici delle terapie CRISPR potrebbero essere compensati dai rischi derivanti dalla scissione stessa, supponendo che il DNA rotto non sia sempre in grado di recuperare.
Il Dr. Ben-David e il suo ricercatore associato Eli Reuveni spiegano: “Il genoma nelle nostre cellule spesso si rompe a causa di cause naturali, ma di solito è in grado di ripararsi, senza alcun danno. Tuttavia, a volte un certo cromosoma non è in grado di riprendersi e grandi sezioni, o anche l’intero cromosoma, vengono perse. Tali interruzioni cromosomiche possono destabilizzare il genoma e spesso lo vediamo nelle cellule tumorali. Pertanto, le terapie CRISPR, in cui il DNA viene scisso intenzionalmente come mezzo per il trattamento del cancro, potrebbero, in scenari estremi, promuovere effettivamente tumori maligni.
Per esaminare l’entità del potenziale danno, i ricercatori hanno ripetuto l’esperimento della Pennsylvania del 2020, scindendo il genoma delle cellule T esattamente nelle stesse posizioni, cioè i cromosomi 2, 7 e 14 (delle 23 coppie di cromosomi del genoma umano).
Utilizzando una tecnologia all’avanguardia chiamata sequenziamento dell’RNA a singola cellula, hanno analizzato ogni cellula separatamente e misurato i livelli di espressione di ciascun cromosoma in ogni cellula.
In questo modo, è stata rilevata una significativa perdita di materiale genetico in alcune delle cellule. Ad esempio, quando il cromosoma 14 era stato scisso, circa il 5% delle cellule mostrava poca o nessuna espressione di questo cromosoma.
Quando tutti i cromosomi sono stati scissi contemporaneamente, il danno è aumentato, con il 9%, il 10% e il 3% delle cellule incapaci di riparare la rottura dei cromosomi 14, 7 e 2 rispettivamente. I tre cromosomi differivano, tuttavia, nell’entità del danno subito.
Il Dr. Madi e la sua studentessa Ella Goldschmidt spiegano: “Il sequenziamento dell’RNA a singola cellula e le analisi computazionali ci hanno permesso di ottenere risultati molto precisi. Abbiamo scoperto che la causa della differenza di danno era il luogo esatto della scissione su ciascuno dei tre cromosomi. Complessivamente, i nostri risultati indicano che oltre il 9% delle cellule T geneticamente modificate con la tecnica CRISPR aveva perso una quantità significativa di materiale genetico. Tale perdita può portare alla destabilizzazione del genoma, che potrebbe promuovere il cancro”.
Sulla base delle loro scoperte, i ricercatori avvertono che è necessario prestare particolare attenzione quando si utilizzano terapie CRISPR.
Propongono anche metodi alternativi, meno rischiosi, per specifiche procedure mediche e raccomandano ulteriori ricerche su due tipi di potenziali soluzioni: ridurre la produzione di cellule danneggiate o identificare le cellule danneggiate e rimuoverle prima che il materiale venga somministrato al paziente.
Il Dr. Barzel e il suo dottorando Alessio Nahmad concludono: “La nostra intenzione in questo studio era di far luce sui potenziali rischi nell’uso delle terapie CRISPR. Lo abbiamo fatto anche se siamo consapevoli dei vantaggi sostanziali della tecnologia. Infatti, in altri studi abbiamo sviluppato trattamenti a base di CRISPR, tra cui una promettente terapia per l’AIDS. Abbiamo anche fondato due aziende: una che utilizza CRISPR e l’altra che evita deliberatamente questa tecnologia. In altre parole, facciamo progredire questa tecnologia altamente efficace, mettendo allo stesso tempo in guardia contro i suoi potenziali pericoli. Questa può sembrare una contraddizione, ma come scienziati siamo abbastanza orgogliosi del nostro approccio, perché crediamo che questa sia l’essenza stessa della scienza: non “scegliamo da che parte stare”. Esaminiamo tutti gli aspetti di un problema, sia positivi che negativi, e cerchiamo risposte”.
Immagine: Tom Winkler, Ben David lab.
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