Uno e fatto? Come CRISPR sta cambiando le prospettive cliniche per molteplici malattie

Poco più di dieci anni fa, su Science1 è stato pubblicato un articolo che ha reso la fantascienza una realtà. Emmanuel Charpentier, Jennifer Doudna e colleghi hanno riferito di aver identificato un mezzo per sfruttare un elemento del sistema immunitario batterico per eseguire l'editing del genoma in un modo molto più semplice e versatile rispetto ai precedenti strumenti di editing genetico.

Questo sistema è chiamato CRISPR (abbreviazione di ripetizioni palindromiche clusterizzate regolarmente interspaziate) e da allora è stato sviluppato da accademici e società commerciali per essere utilizzato nel trattamento di malattie causate da mutazioni genetiche.

La tecnologia consente di apportare modifiche al DNA in posizioni determinate da una guida di RNA contenuta all’interno di una proteina associata a CRISPR chiamata Cas9. Cas9 è un enzima nucleasi che taglia entrambi i filamenti di DNA nel sito designato dalla guida dell'RNA. Le cellule poi riparano il DNA incollando insieme le estremità della rottura del doppio filamento con un piccolo cambiamento nella sequenza in corrispondenza di quella rottura oppure integrando un nuovo pezzo di DNA nel sito del taglio. È importante sottolineare che la sequenza dell'RNA guida di 20 basi può essere facilmente modificata, il che significa che è relativamente semplice reindirizzare Cas9 verso un gene diverso.

Questa semplicità, insieme a una migliore efficienza e a costi inferiori, ha fatto sì che CRISPR-Cas9 abbia rapidamente superato le precedenti tecnologie di editing genetico basate su nucleasi a dita di zinco e nucleasi effettrici simili ad attivatori di trascrizione che generano anche rotture del DNA a doppio filamento.

Oggi è in corso la corsa per arrivare per primi a una terapia CRISPR approvata, e i rapidi progressi suggeriscono che il 2023 sarà probabilmente un anno importante per l’editing genetico in termini di successo clinico.

Intervenendo nel marzo di quest’anno al terzo summit internazionale sull’editing del genoma umano a Londra, David Liu, professore al Broad Institute dell’Università di Harvard, ricercatore dell’Howard Hughes Medical Institute e co-fondatore di una serie di aziende specializzate in editing genetico, ha affermato che a quel tempo c'erano 53 studi clinici di editing genetico terapeutico elencati su clinictrials.gov. Due terzi di questi coinvolgono le nucleasi CRISPR e più di 200 pazienti sono già stati trattati con terapie mirate a sequenze che, una volta interrotte, offrono benefici clinici.

Al momento, il favorito in questa corsa sembra essere Exa-cel, un trattamento basato su CRISPR-Cas9 per l’anemia falciforme (SCD) e la b-talassemia trasfusione-dipendente (TDT), sviluppato in uno sforzo di collaborazione tra Vertex Pharmaceuticals e CRISPR Terapia.

La MCI è un buon bersaglio per il trattamento con l’editing genetico perché la fisiopatologia è già ben compresa e c’è un ampio bisogno clinico insoddisfatto. Infatti, milioni di persone in tutto il mondo convivono con la morte improvvisa e ogni anno nascono circa 300.000 bambini affetti da questa condizione.2

La malattia genetica deriva da una mutazione nel gene della globina b (HBB) che codifica per un componente importante dell'emoglobina adulta. La malattia è caratterizzata da globuli rossi a forma di mezzaluna o "falce" e provoca bassi livelli di ossigeno nel sangue e ostruzioni dei vasi sanguigni. Questi causano sindromi dolorose croniche acute, gravi infezioni batteriche, necrosi, lesioni croniche degli organi e riduzione della durata della vita. Tuttavia, i pazienti affetti da anemia falciforme nascono sani e iniziano a manifestare la malattia solo nell’infanzia, quando il gene dell’emoglobina fetale viene silenziato e viene sostituito con l’emoglobina adulta.

Attualmente esistono due strategie per utilizzare CRISPR per trattare le persone affette da anemia falciforme. Il primo mira ad aumentare i livelli di emoglobina fetale, che non è influenzata dalla mutazione HBB, mentre il secondo è progettato per riparare direttamente la mutazione. Entrambi vengono eseguiti utilizzando un approccio ex vivo in base al quale le cellule staminali vengono rimosse da un paziente, modificate con CRISPR e quindi reinfuse.

Exa-cel prende di mira il potenziatore eritroide BCL11A, che è noto essere associato al livello di emoglobina3 fetale nei pazienti con anemia falciforme e TBT. La modifica del gene in questa posizione con CRISPR-Cas9 disattiva la repressione dell’emoglobina fetale.