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Editing genetico per prevenire la sordità (ereditaria)

L’impiego di una tecnica di editing genomico potrebbe aiutare a prevenire la sordità di origine genetica. Lo rivela uno studio pubblicato sulla rivista Nature Medicine dagli scienziati dell’Harvard Medical School di Boston (Usa), che hanno perfezionato il sistema di modifica genetica Crispr-Cas9, per renderlo capace di riconoscere e disattivare soltanto la copia difettosa di un gene dell'udito, chiamato Tmc1, ignorando la copia sana.

 

Gli autori spiegano che ogni persona eredita due copie dello stesso gene - uno da ciascun genitore. In molti casi, un gene normale su due è sufficiente per garantire un corretto funzionamento, ma nelle malattie genetiche ereditarie una singola copia difettosa può determinate lo sviluppo di patologie. Nel caso della sordità di origine genetica, una lettera errata nella sequenza di Dna del gene Tmc1 - una A invece di una T - comporta la perdita progressiva dell’udito. Di conseguenza, gli esperti hanno cercato il modo di disattivare la copia difettosa del gene Tmc1 senza influenzare quella sana.

 

Nello specifico, hanno perfezionato la tecnica di editing genomico Crispr-Cas9 che utilizza una molecola guida, chiamata gRna, per identificare la sequenza di Dna difettosa. Dopo aver individuato il bersaglio, l'enzima Cas9 lo taglia. Tuttavia, il metodo classico non è del tutto preciso e in rari casi potrebbe tagliare il Dna sano.  Per evitarlo, gli scienziati hanno usato un metodo che utilizza un enzima Cas9 derivato dal batterio Staphylococcus aureus invece che dallo Streptococcus pyogenes, come avviene di solito. Inoltre, hanno combinato due livelli di riconoscimento: gRna per individuare il gene bersaglio e la forma modificata di Cas9 in grado d’individuare la mutazione specifica del Dna. L'uso di due forme d’identificazione, precisano gli esperti, garantisce il taglio preciso e selettivo della copia difettosa del gene.

 

L’approccio è stato testato sui cosiddetti “topi Beethoven”: roditori affetti da una mutazione genetica che negli esseri umani provoca la progressiva perdita dell'udito e che culmina, verso i 25 anni, con la completa sordità. Si ritiene che questa malattia di origine genetica sia stata responsabile della perdita dell’udito sperimentata da Ludwig van Beethoven. Il metodo utilizzato dagli scienziati statunitensi è stato in grado di riconoscere una singola lettera di Dna errata nella copia difettosa del gene fra 3 miliardi di lettere presenti nel genoma del topo.

 

“Abbiamo tratto vantaggio dal fatto che questa tecnica riconosce il Dna mutante ma non il Dna normale, e che utilizza un duplice sistema di riconoscimento per garantire una maggiore precisione – spiega Bence Gyorgy, che ha diretto lo studio -. Questo approccio ha consentito di ottenere un livello di specificità senza precedenti nell’individuare il gene mutante”.

 

Nel corso di numerosi esperimenti, i ricercatori hanno scoperto che utilizzando la nuova tecnica almeno il 99% dei "tagli" molecolari ha riguardato esclusivamente la copia difettosa del gene Tmc1. L’impiego di questo metodo ne topi senza la mutazione di Beethoven non ha prodotto alcun cambiamento, confermando la precisione dello strumento. Nei topi Beethoven, invece, ha prevenuto la perdita dell’udito: a distanza di due mesi dal trattamento, i roditori erano in grado di sentire i suoni di 25-30 decibel, come gli animali sani. All’età di sei mesi, i topi Beethoven mantenevano un udito quasi normale alle basse frequenze e alcuni mostravano un udito quasi normale anche alle alte frequenze. Un piccolo sottogruppo di animali seguito per quasi un anno ha mantenuto un udito stabile e quasi normale.

 

Dato che il difetto di Beethoven è caratterizzato dal progressivo deterioramento e dalla morte delle cellule uditive nell'orecchio interno, i ricercatori hanno analizzato la struttura di queste cellule nei topi Beethoven che avevano ricevuto la terapia e in alcuni esemplari che non l’avevano ricevuta. Come previsto, gli animali non trattati presentavano una graduale perdita delle cellule uditive e un deterioramento della loro struttura, mentre quelli che avevano ricevuto il trattamento conservavano un numero normale di cellule uditive e una struttura intatta o quasi intatta.

 

Infine, gli scienziati hanno testato l'effetto del trattamento su alcune cellule umane portatrici della mutazione di Beethoven. L'analisi del Dna ha rivelato che la tecnica ha colpito soltanto la copia difettosa del gene Tmc1, risparmiando quella normale. Grazie alla sua capacità d’identificare con precisione solo i geni bersaglio, gli autori ritengono che quest’approccio potrebbe essere utilizzato per trattare altre 15 forme di sordità ereditaria e altre malattie di origine genetica.

 

Foto: © Sergey Nivens - Fotolia.com

di Nadia Comerci
Pubblicato il 16/07/2019