CRISPR Express: i nuovi vettori sono nano / CRISPR Express: new carriers are nano

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Sperimentato con successo un nuovo metodo per il trasporto della terapia genica nelle cellule malate. Grazie alla tecnica di editing CRISPR, un gruppo del MIT ha usato come vettore delle nanoparticelle lipidiche - invece dei virus - per intervenire nei topi su un gene che regola i livelli di colesterolo ed è responsabile di una rara patologia detta ipercolesterolemia familiare dominante.

Supponiamo di aver messo a punto l’arma vincente per battere alcune malattie genetiche, correggendo in modo preciso e affidabile le mutazioni che le causano. Resta pur sempre un problema: come la trasportiamo sul campo di battaglia, dentro alle cellule malate? L’arma è il sistema di editing genomico CRISPR, e il cargo più efficiente mai provato è una nanoparticella lipidica.

Questo approccio è stato descritto in un esperimento pubblicato su "Nature Biotechnology" e ha battuto il record dell’efficienza per l’uso di CRISPR in animali adulti: ben l’80% delle cellule dell’organo bersaglio (il fegato) sono state modificate con successo.

Hao Yin, Daniel Anderson ed i loro colleghi del Massachussets Institute of Technology hanno lavorato sul topo, intervenendo su un gene che regola i livelli del colesterolo (Pcsk9) ed è responsabile di una malattia rara detta ipercolesterolemia familiare dominante. Questo gene può essere inibito anche in modo più convenzionale, ma il trattamento deve essere somministrato per tutta la durata della vita. Un intervento genetico, invece, avrebbe il vantaggio di risolvere il problema in un colpo solo.

Il gruppo di Anderson lavorava da anni all’idea di usare delle nanoparticelle al posto dei virus, che sono i vettori tradizionalmente impiegati per la terapia genica. Uno dei problemi dei virus, infatti, è che possono essere utilizzati una sola volta, dopo di che il paziente sviluppa degli anticorpi che li neutralizzano. Se il soggetto ha già incontrato quel virus, il trattamento non funziona.

Il sistema CRISPR ha due componenti principali: una proteina capace di tagliare il DNA detta Cas9 e una guida di RNA che le consente di identificare il bersaglio prescelto lungo il genoma. I ricercatori, dunque, hanno dovuto iniettare 

delle nanoparticelle in cui era impacchettato l’RNA messaggero con le istruzioni per fabbricare la proteina e delle altre nanoparticelle con l’RNA guida, opportunamente modificato per arrivare integro a destinazione nonostante l’attacco degli enzimi presenti nell’organismo.

Il risultato è stato che il gene bersaglio ha smesso di esprimersi e i livelli di colesterolo sono scesi del 35% negli animali trattati. Il prossimo passo sarà provare a ripetere l’exploit con altre malattie del fegato.

Il mese scorso aveva fatto notizia uno studio pubblicato da un altro gruppo su "Nature Biomedical Engineering", in cui era stata riparata una mutazione legata alla distrofia muscolare di Duchenne sempre nel topo e sempre con l’aiuto di vettori non virali. Questa volta però non si trattava di nanoparticelle fatte di lipidi, ma d’oro. I ricercatori sono riusciti a far aderire i componenti del sistema CRISPR al prezioso metallo, legandoli l’un l’altro. Il complesso così creato, ribattezzato CRISPR-Gold, è stato iniettato localmente. Nei muscoli trattati, la mutazione è risultata corretta nel 5% delle copie del gene (senza le palline d’oro non si arriva all’1%) con effetti positivi per la funzione muscolare.

ENGLISH

Successfully experimented with a new method for transporting gene therapy in diseased cells. Thanks to the CRISPR editing technique, a MIT group used as a vector of lipid nanoparticles - instead of viruses - to intervene in mice on a gene that regulates cholesterol levels and is responsible for a rare pathology known as the dominant family hypercholesterolaemia.

Suppose you have developed the winning weapon to beat some genetic diseases by precisely and reliably correcting the mutations that cause them. There is still a problem: how do we carry it on the battlefield, inside the sick cells? The weapon is the CRISPR genomic editing system, and the most efficient cargo ever tested is a lipid nanoparticle.

This approach has been described in an experiment published on "Nature Biotechnology" and has beaten CRISPR's efficacy record in adult animals: well over 80% of target organ cells (liver) have been altered with success.

Hao Yin, Daniel Anderson and their colleagues from the Massachusetts Institute of Technology worked on the mouse, intervening on a gene that regulates cholesterol levels (Pcsk9) and is responsible for a rare disease known as the dominant family hypercholesterolaemia. This gene can also be inhibited in a more conventional way, but treatment should be given throughout the life span. A genetic intervention, on the other hand, would have the advantage of solving the problem at a single stroke.

Anderson's team worked for years to use nanoparticles in place of viruses, which are the vectors traditionally used for gene therapy. One of the problems with viruses is that they can only be used once, after which the patient develops antibodies that neutralize them. If the subject has already met that virus, the treatment will not work.

The CRISPR system has two main components: a protein capable of cutting the DNA called Cas9 and an RNA guide that allows it to identify the target selected along the genome. The researchers, therefore, had to inject nanoparticles in which the messenger RNA was packaged with instructions to fabricate the protein and other nanoparticles with the RNA guide, suitably modified to achieve integrity at target despite the attack of the enzymes present in 'body.

The result was that the target gene stopped expressing and cholesterol levels fell by 35% in the treated animals. The next step will be to try to repeat the exploit with other liver diseases.

Last month a study was published by another group on "Nature Biomedical Engineering", where a mutation linked to Duchenne's muscular dystrophy was fixed in the mouse and always with the help of non-viral carriers. This time, however, this was not a nanoparticle made of lipids, but gold. The researchers have been able to adhere CRISPR components to precious metal, bonding them to each other. The complex thus created, renamed CRISPR-Gold, was injected locally. In the muscles treated, the mutation was found to be correct in 5% of the copies of the gene (without the gold balls do not reach 1%) with positive effects for muscle function.

Da:

http://www.lescienze.it/news/2017/11/15/news/crispr_record_efficienza_nanoparticelle_vettori-3755452/?ref=nl-Le-Scienze_17-11-2017