Trapianto di Cromosoma, il percorso di sperimentazione continua: la tecnica permette di correggere nelle cellule staminali umane il difetto che causa la sindrome di Lesch-Nyhan
Nel campo della biologia – come in tutti gli ambiti di studio d’altra parte – per ottenere risultati utili al miglioramento delle conoscenze è necessario osare e provare a realizzare cose mai fatte in precedenza. Ovviamente, sempre le buone pratiche della ricerca e dell’etica. Se quelli della prof.ssa Marianna Paulis, e del suo gruppo di ricerca presso l’Istituto di Ricerca Genetica e Biomedica del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-Irgb), saranno risultati straordinari lo diranno solo le future pubblicazioni, ma di certo la loro tecnica di trapianto di cromosoma è qualcosa di mai tentato da altri prima.
Dei primi traguardi tagliati dai ricercatori del CNR-Irgb e dell’IRCCS Humanitas ci eravamo già occupati lo scorso anno, spiegando il valore di una procedura senza precedenti concepita dai ricercatori italiani: la sostituzione di un intero cromosoma per correggere malattie causate da aberrazioni di ampie parti di DNA, come le inversioni, delezioni, duplicazioni e aneuploidie, ma anche patologie come la distrofia muscolare di Duchenne o la sindrome di Lesch-Nyhan provocate da mutazioni di geni che si trovano sul cromosoma X.
Mediante l’editing genomico CRISPR è possibile modificare piccole sezioni di DNA contenenti una mutazione o addirittura sostituire singole basi della doppia elica da cui si generano accoppiamenti errati, mentre la terapia genica classica ci offre la possibilità di veicolare all’interno di virus geni dalle dimensioni ridotte. Ma quando il danno è troppo esteso queste tipologie di terapie avanzate non sono sufficienti o difficili da attuare ed è necessario ripristinare l’intero cromosoma. Inversioni, cioè che coinvolgono il numero di cromosomi, possono essere corrette solamente con una procedura radicale.
La sostituzione di un cromosoma difettoso con una sua copia sana non era mai stata effettuata fino a che Marianna Paulis, insieme a Paolo Vezzoni, del CNR-Irgb, con la collaborazione di Stefano Duga, professore di Biologia Molecolare dell’Humanitas University, hanno esaminato la possibilità di trapiantare un cromosoma X. Il loro lavoro è stato pubblicato a gennaio sulle pagine della rivista Molecular Therapy: Methods & Clinical Development e illustra la possibilità di introdurre dall’esterno un cromosoma X in cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC), ottenute dai fibroblasti di pazienti affetti dalla malattia di Lesch-Nyhan che presentano una mutazione del gene HPRT. Questo gene codifica per l’enzima ipoxantina-guanina fosforibosiltransferasi la cui attività è fondamentale per la regolazione della produzione di acido urico.
I pazienti affetti dalla malattia di Lesch-Nyhan – prevalentemente maschi visto che hanno un solo cromosoma X mentre le femmine, con un doppio cromosoma X, sono portatrici eterozigoti e spesso asintomatiche – soffrono fin dalla nascita di gravi disturbi motori e cognitivi che incidono terribilmente sulla loro qualità di vita. Pertanto, una procedura che sia in grado di correggere il difetto cromosomico all’origine della malattia potrebbe letteralmente sovvertire la loro esistenza.
Tuttavia, l’introduzione di un cromosoma sano non è sufficiente perché le cellule in cui il numero cromosomico viene alterato dall’aggiunta di un cromosoma esogeno tendono a eliminare un cromosoma addizionale, nel tentativo di ripristinare il numero originario. Per questa ragione i ricercatori, in seguito all’aggiunta di un cromosoma sano hanno attentamente monitorato le popolazioni cellulari selezionando quelle cellule in cui è il cromosoma “malato” ad essere eliminato per essere sostituito da quello “sano” introdotto dai ricercatori. Così facendo essi hanno ottenuto cellule con un corredo cromosomico normale e, soprattutto, sano nelle quali sono conservate intatte le proprietà iniziali e che possono dunque essere utilizzate a scopi terapeutici.
“Il lavoro rappresenta un importante avanzamento scientifico dimostrando che le cellule, dopo il trapianto del cromosoma X, non presentano altre modificazioni inattese nelle sequenze codificanti del genoma. Un aspetto molto importante per valutare la sicurezza della procedura in vista di possibili applicazioni terapeutiche”, afferma Duga. È importante sottolineare che si tratta di ricerca di base e che ci vorranno anni perché questo approccio possa approdare in clinica. Tuttavia le sue implicazioni sono notevoli dal momento che, oltre alla correzione della malattia, i ricercatori hanno osservato che questa tecnica permette anche di trasformare una cellula staminale maschile in una femminile, un risultato che non era mai stato ottenuto in precedenza.