Un virus farà da kit riparatore del dna per malattie ereditarie

Science Photo Library RF / AGF

AGI - Sviluppato un veicolo di riparazione del dna per riparare geneticamente la podocina difettosa, una causa genetica comune della sindrome nefrosica ereditaria resistente agli steroidi (Srns).

A riuscirci, un team internazionale dell'Università di Bristol. Le mutazioni genetiche che causano una malattia renale ereditaria debilitante che colpisce bambini e giovani adulti sono state fissate nelle cellule renali derivate dai pazienti utilizzando un kit di riparazione del dna potenzialmente rivoluzionario.

La nuova tecnologia

I risultati della importante ricerca sono pubblicati su Nucleic Acids Research. La nuova tecnologia in grado di riscrivere il codice genetico, infatti, solleva speranze per la terapia genica.

La podocina è una proteina normalmente situata sulla superficie delle cellule renali specializzate ed è essenziale per la funzione renale. La podocina difettosa, tuttavia, rimane bloccata all'interno della cellula e non riesce mai a risalire in superficie, danneggiando in modo terminale i podociti.

Poiché la malattia non può essere curata con i farmaci, la terapia genica che ripara le mutazioni genetiche che causano la podocina difettosa offre speranza ai pazienti. Tipicamente, i virus umani sono stati utilizzati nelle applicazioni di terapia genica per effettuare riparazioni genetiche.

Questi sono usati come un 'cavallo di Troià per inserire le celle che trasportano gli errori. Attualmente i sistemi dominanti includono lentivirus (Lv), adenovirus (Av) e virus adeno-associati (Aav), che sono tutti virus relativamente innocui che infettano prontamente gli esseri umani.

Tuttavia, questi virus condividono tutti la stessa limitazione in quanto sono limitati nello spazio all'interno dei loro gusci virali. Questo, a sua volta, limita la quantità di carico che possono consegnare, vale a dire il kit del dna necessario per un'efficiente riparazione genetica, il che limita significativamente la portata della loro applicazione nella terapia genica.

Come agisce il virus riprogettato

Grazie a nuove tecniche di biologia sintetica, il team guidato dal dottor Francesco Aulicino e dal professor Imre Berger della School of Biochemistry di Bristol, ha riprogettato il baculovirus, un innocuo virus degli insetti per l'uomo che non è più vincolato dalla capacità di carico limitata.

"Ciò che distingue il baculovirus da Lv, Av e Aav è la mancanza di un guscio rigido che incapsula lo spazio di carico", ha affermato il dottor Francesco Aulicino, che ha guidato lo studio.

Il guscio del baculovirus assomiglia a un bastoncino cavo: diventa semplicemente più lungo quando il carico aumenta. Ciò significa che il baculovirus può fornire strumenti molto più sofisticati per riparare un difetto genetico, rendendolo molto più versatile dei sistemi comunemente usati.

In primo luogo, il baculovirus doveva essere attrezzato per penetrare nelle cellule umane, cosa che normalmente non farebbe. "Abbiamo decorato il baculovirus con proteine che gli hanno permesso di entrare nelle cellule umane in modo molto efficiente". Ha spiegato il dottor Aulicino.

Questo baculovirus modificato è considerato sicuro, poiché potrebbe moltiplicarsi solo nell'insetto, ma non nelle cellule umane. Gli scienziati hanno quindi utilizzato il loro baculovirus ingegnerizzato per fornire frammenti di dna molto più grandi di quanto fosse possibile in precedenza e integrarli nei genomi di un'intera gamma di cellule umane.

Come nascono le malattie ereditarie

Il dna nel genoma umano comprende 3 miliardi di coppie di basi che costituiscono circa 25mila geni, che codificano per le proteine essenziali per le funzioni cellulari. Se si verificano coppie di basi difettose nei nostri geni, vengono prodotte proteine difettose che possono farci ammalare, causando malattie ereditarie.

La terapia genica promette la riparazione della malattia ereditaria alla sua radice, rettificando tali errori nei nostri genomi. Gli approcci di editing genetico, in particolare i metodi basati su Crispr/Cas, hanno notevolmente migliorato il campo consentendo la riparazione genetica con precisione della coppia di basi.

Il team ha utilizzato podociti derivati dai pazienti portatori dell'errore che causa la malattia nel genoma per dimostrare l'attitudine della loro tecnologia.

Creando un kit di riparazione del dna, comprendente forbici a base di proteine e le molecole di acido nucleico che le guidano, e le sequenze di dna per sostituire il gene difettoso, il team ha fornito con un singolo baculovirus ingegnerizzato una copia sana del gene della podocina in concomitanza con il Crispr/Macchinari Cas per inserirlo con precisione di coppia di basi nel genoma.

Ciò è stato in grado di invertire il fenotipo patogeno e ripristinare la podocina sulla superficie cellulare. Il professor Imre Berger spiega: "In precedenza avevamo utilizzato il baculovirus per infettare cellule di insetti in coltura per produrre proteine ricombinanti per studiarne la struttura e la funzione".

Questo metodo, chiamato MultiBac, sviluppato dal laboratorio Berger, ha avuto un grande successo nella realizzazione di complessi multiproteici molto grandi con molte subunità, nei laboratori di tutto il mondo.

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