La terapia genica moderna si sta gradualmente allontanando da un'unica idea universale di «correggere il DNA danneggiato». A volte è davvero possibile fornire al gene una copia funzionante sostitutiva. Altre volte, invece, non è affatto necessario cambiare la sequenza: basta rimuovere un divieto molecolare che impedisce al gene esistente di funzionare.
Due recenti studi mostrano bene questa differenza.
Il primo è dedicato alla retinopatia da KCNV2, una rara malattia ereditaria della retina. Il gene KCNV2 codifica la proteina Kv8.2, coinvolta nel funzionamento dei canali del potassio dei fotorecettori. In presenza di varianti patogene di KCNV2 si altera il funzionamento dei bastoncelli e dei coni: si riduce l'acuità visiva, compaiono fotofobia, disturbi della visione dei colori e cecità notturna. Finora non esiste un trattamento specifico per questa malattia.
I ricercatori hanno utilizzato un vettore virale adeno-associato — AAV — per veicolare nei fotorecettori una copia funzionante ottimizzata del KCNV2 umano. Non si tratta di editing del gene danneggiato: la mutazione esistente resta al suo posto, mentre la cellula riceve un'istruzione aggiuntiva che le consente di produrre di nuovo Kv8.2.
Dopo la somministrazione subretinica della terapia a topi privi di Kv8.2 funzionale, le risposte elettriche della retina sono migliorate in modo evidente. Ad alcune dosi, le reazioni visivamente guidate degli animali, sia in condizioni di luce debole sia di luce intensa, si sono avvicinate ai valori dei topi sani. Negli organoidi retinici coltivati a partire da cellule di un paziente con retinopatia da KCNV2, i ricercatori hanno inoltre ripristinato la produzione della proteina Kv8.2.
Questo, per ora, non significa che nell'uomo si sia riusciti a «restituire la vista». Si tratta di una prova di principio preclinica: il metodo funziona in un modello animale e in modelli cellulari umani. La questione successiva è molto più complessa: sarà sufficientemente sicuro ed efficace nei pazienti?
I ricercatori hanno applicato un approccio del tutto diverso alla sindrome di Prader-Willi.
Qui il problema non consiste soltanto nel danno a un singolo gene. Nella sindrome di Prader-Willi manca la normale espressione di un gruppo di geni della copia paterna della regione cromosomica 15q11-q13. La copia materna di molti di questi geni esiste, ma tace a causa dell'imprinting genomico — un sistema epigenetico che determina quale copia parentale del gene debba essere attiva.
È proprio questo silenzio che gli scienziati hanno cercato di rimuovere.
Un gruppo di ricerca giapponese ha utilizzato il sistema CRISPR/dCas9-SunTag-TET1. A differenza della normale Cas9, la dCas9 non taglia il DNA. Viene usata come navigatore molecolare: viene indirizzata verso la regione desiderata del genoma e richiama l'enzima TET1, capace di modificare la metilazione del DNA.
I ricercatori hanno agito sul centro di imprinting PWS-ICR in cellule ottenute da pazienti con sindrome di Prader-Willi. La demetilazione ha permesso di riattivare diversi geni del cromosoma materno, tra cui SNRPN, SNORD116, IPW e MAGEL2. È particolarmente interessante che i cambiamenti si siano mantenuti dopo la trasformazione di queste cellule in organoidi ipotalamici — modelli tridimensionali di tessuto legato alla regolazione della fame, delle funzioni ormonali e del metabolismo. Negli organoidi si è parzialmente normalizzato anche il profilo generale di espressione genica.
Ma qui è emersa una sottigliezza importante.
Dopo il «risveglio» epigenetico della regione, nelle cellule neuronali si è attivato anche UBE3A-ATS — un trascritto antisenso capace di sopprimere UBE3A. Negli organoidi modificati i ricercatori hanno effettivamente osservato una riduzione dell'espressione di UBE3A. Gli autori avvertono: un'eccessiva soppressione di questo gene potrebbe teoricamente creare alterazioni legate alla patologia della sindrome di Angelman.
Proprio per questo questo lavoro è particolarmente significativo. L'epigenoma non va inteso come una serie di interruttori indipendenti. A volte l'accensione di una singola regione modifica il funzionamento di un'intera catena di geni vicini.
Entrambe le strategie sono ancora lontane dalla terapia clinica di routine. Per KCNV2 è necessario confermare l'efficacia e la sicurezza a lungo termine nell'uomo. Per la sindrome di Prader-Willi il compito è ancora più complesso: bisogna imparare a veicolare l'editor nelle cellule cerebrali giuste, a controllare la forza e la durata dell'azione e a non alterare il delicato equilibrio di altri geni soggetti a imprinting.
Ma la direzione è già visibile. In un caso la medicina aggiunge alla cellula un'istruzione genetica mancante. Nell'altro cerca di restituire la voce a un gene che è rimasto nel DNA per tutto questo tempo, ma era spento.
È proprio questo a diventare uno degli aspetti più interessanti della nuova medicina molecolare: si può curare una malattia non solo riscrivendo il genoma, ma anche cambiando il modo in cui la cellula lo legge.
