La strada verso la cura 7

Nell'ADOA, la morte del nervo ottico è solitamente causata da un errore nel gene OPA1. Il gene OPA1 garantisce la produzione della proteina OPA1, importante per il corretto funzionamento delle cellule del nervo ottico. Diversi ricercatori sono riusciti a modificare il gene OPA1 in condizioni di laboratorio. Questo è molto importante perché la proteina riparata arresta sia la lenta morte cellulare del nervo ottico che il lento declino della vista.

Il genetista capo di un recente studio, il professor Michael Cheetham dell'University College London Institute of Ophthalmology, era disposto a riassumere lo studio in parole povere, spiegare cosa possiamo aspettarci dalla ricerca e come questo lavoro potrebbe in definitiva contribuire a una cura per l'ADOA. .

Puoi descrivere la ricerca in termini profani?
I cambiamenti ereditari nel gene OPA1 producono una proteina difettosa, portando a livelli di energia più bassi nelle cellule del nervo ottico e, infine, alla morte cellulare. Questa è la causa dell'ADOA. Il nostro team ha corretto i cambiamenti nel gene ricavando cellule staminali dai pazienti, utilizzando il metodo di editing genetico CRISPR/CAS9 di nuova concezione. La correzione della mutazione genetica ha ripristinato la proteina, aumentato il livello di energia delle cellule del nervo ottico e ridotto la morte cellulare in condizioni di laboratorio. 

Qual è la conclusione dello studio in una o due frasi?
Lo studio dimostra che la correzione dei cambiamenti ereditari nel gene può prevenire i difetti nelle cellule del nervo ottico causati dalla proteina difettosa. Abbiamo corretto il gene OPA1 nella posizione che causa la mutazione ADOA+ e abbiamo dimostrato che le cellule del nervo ottico non muoiono effettivamente.

Puoi spiegare un po' più in dettaglio come hai modificato il gene OPA1 (tecnicamente)?
L'ADOA è solitamente causato da errori genetici nel gene OPA1. Il gene OPA1 codifica per la produzione di una grande proteina chiamata OPA1. La proteina OPA1 è essenzialmente un interruttore che controlla l'attività energetica della cellula del nervo ottico utilizzando un fattore chiamato GTP. I cambiamenti nell'OPA1 che causano l'ADOA sono diffusi in tutto il gene, influenzano diverse parti della proteina e solitamente significano che non viene prodotta alcuna proteina. A volte gli errori di ortografia (che trasformano un tipo di elemento costitutivo in un altro) nella parte della proteina che si lega al GTP portano alla produzione di una proteina difettosa. La proteina difettosa può quindi influenzare il funzionamento dell’altra copia normale della proteina. In questo caso, possono svilupparsi sintomi più diversi con altri tessuti colpiti, come nel caso delle persone con ADOA+. In questo studio abbiamo anche corretto questa deviazione nella proteina OPA1. Questo è importante perché questo approccio non solo produce la seconda copia necessaria, ma rimuove anche la proteina "cattiva" difettosa e le impedisce di avere un effetto negativo sulla cellula del nervo ottico.

Diverse mutazioni sul gene OPA1 possono causare ADOA. Tuttavia, in questo studio ci siamo concentrati su una parte molto specifica del gene OPA1 per correggere le proteine ​​OPA1. Questo è essenzialmente il modo in cui funziona la tecnologia CRISPR che abbiamo utilizzato: è un grande passo avanti per la ricerca perché consente a noi ricercatori di apportare modifiche quasi ovunque nel genoma. Utilizzando qualcosa chiamato guida RNA, che ordina a un enzima Cas9 di tagliare in un sito specifico, e un modello di riparazione che poi sostituisce la parte danneggiata del gene attraverso un processo chiamato riparazione diretta omologa (HDR). Questo HDR è qualcosa che le cellule fanno per correggere gli errori nel loro DNA mentre crescono.

Ma lo svantaggio di questo metodo è che è molto specifico: si tratta di un approccio che deve essere sviluppato e testato per ogni diverso cambiamento del DNA. La buona notizia è che recentemente siamo stati in grado di indirizzare altre modifiche nell'OPA1 con nuove guide e correggere modelli, ma la possibilità di indirizzare obiettivi multipli o diversi con la stessa guida significherebbe che dovrebbero essere molto vicini tra loro (e di solito non sono così). Tuttavia, alcuni dei cambiamenti ereditati nell’OPA1 sono abbastanza comuni, quindi per le persone che hanno la stessa anomalia possono essere utilizzati gli stessi strumenti.

Detto questo, esistono tentativi di sostituire grandi porzioni di geni in un modo meno specifico, ma questi sono molto meno efficienti e non sono ancora stati sperimentati nell’OPA1.

In che modo questi risultati possono contribuire alla creazione di un farmaco contro l'ADOA?
Ora abbiamo creato un sistema per produrre cellule staminali del nervo ottico con geni modificati. Questi forniscono l’infrastruttura necessaria per ulteriori ricerche. Possiamo usare queste cellule staminali geneticamente modificate per produrre cellule del nervo ottico in piastre di laboratorio e usarle per comprendere il processo patologico in una cellula del nervo ottico umano. Nella ricerca di una cura, possiamo anche utilizzare queste cellule staminali geneticamente modificate per fare confronti con le cellule originali dei pazienti e per testare l'efficacia delle possibili terapie. In breve, siamo pronti per iniziare a testare terapie presso aziende biotecnologiche o altri laboratori accademici. Possiamo anche provare a sviluppare metodi efficienti per manipolare i cambiamenti nei neuroni ottici.

È possibile provare questo approccio su pazienti ADOA reali?

Ci sono diverse sfide tecnologiche prima di poter utilizzare questa terapia su pazienti viventi. Le vere cellule del nervo ottico non sono cellule staminali e, in questo studio, la tecnologia HDR richiede che le cellule si dividano. Le cellule del nervo ottico in un paziente ADOA non si dividono più, quindi questo approccio non funzionerebbe senza modifiche. Stiamo prendendo in considerazione diversi approcci per ripristinare i geni in una cellula nervosa ottica vivente, ma gli scienziati come noi sono ancora nelle fasi iniziali dello sviluppo di una terapia pratica.

Ciò che sappiamo per certo è che se ripariamo il gene, il gene riparato può fermare la morte cellulare nelle cellule staminali e speriamo che lo stesso accada nel nervo ottico.

Tale modifica genetica migliora la vista o aiuta semplicemente le cellule gangliari della retina a sopravvivere (molto) più a lungo? Può quindi una tale terapia genica invertire il declino visivo o semplicemente stabilizzare la vista?
Questo approccio è simile a molti altri attualmente in fase di sviluppo e test: mirerebbe principalmente ad aiutare le cellule del nervo ottico a sopravvivere più a lungo. È possibile che in questo modo le restanti cellule del nervo ottico funzionino meglio oltre a stabilizzare la vista. Tuttavia, questo approccio non può sostituire le cellule che sono già andate perse. Quindi sarebbe di utilità limitata per qualcuno gravemente colpito dall'ADOA.

A quanto pare si tratta di uno sviluppo molto entusiasmante, che seguiremo nei prossimi anni!

Di Peter Makai