Iniziato nel 2017 presso l’IRCCS Ca Granda Ospedale Maggiore Policlinico di Milano, il progetto richiede un investimento pari a 40mila euro, sostenuto per il 50% dall’associazione “OGNI GIORNO” per Emma.
Il titolo del progetto è “Combinazione del sistema di editing genetico con proteine e nanoparticelle per la cura dell’Atassia di Friedreich”.
Nonostante la Fratassina sia una proteina ben caratterizzata, la sua funzione non è ancora stata delu- cidata in maniera esaustiva. Dalla letteratura sappiamo che la Fratassina è importante per il corretto funzionamento mitocondriale e che ha un ruolo fondamentale nell’omeostasi del ferro a livello intra- cellulare. La mancanza di FXN determina una maggiore esposizione allo stress ossidativo con un conseguente accumulo di metalli e una ridotta attività della catena respiratoria mitocondriale. Questo processo aumenta la generazione di radicali liberi, provocando la morte delle cellule neuronali e la neurodegenerazione attraverso meccanismi differenti. I tessuti neurali e il cuore sono suscettibili allo stress ossidativo e un accumulo di ferro è stato trovato nella maggior parte dei tessuti dei modelli animali e dei pazienti affetti da FRDA.
Attualmente non esiste un trattamento risolutivo specifico in grado di contrastare la progressione di questa malattia, in quanto l’eterogeneità dei sintomi – che vedono un coinvolgimento neurologico, la cardiomiopatia, le alterazioni muscolo-scheletriche, i disturbi metabolici – rende difficile la messa a punto di una terapia mirata. Gli studi clinici esistenti sono di tipo farmacologico ed indirizzati ad un rallentamento della patologia. Tra questi vi sono strategie terapeutiche finalizzate alla riduzione dello stress ossidativo tramite chelanti o antiossidanti, tra cui il Deferiprone, il coenzima Q10 o i suoi de- rivati (idebenone o mitoquinone) e la vitamina E. Nonostante questi composti risultino ridurre, al- meno parzialmente, il danno ossidativo e migliorare la funzionalità della catena respiratoria mitocon- driale, i risultati a livello neurologico risultano variabili e spesso dibattuti. Sono stati proposti altri approcci sperimentali in modelli animali, miranti al ripristino dei normali livelli di Fratassina nel sistema nervoso centrale e nel cuore o alla correzione della mutazione genica. Altri studi hanno im- piegato un approccio combinato di terapia genica e cellulare, sfruttando un trapianto autologo di cel- lule mesenchimali da midollo dopo la loro correzione genica.
Nonostante i progressi e le possibilità terapeutiche di questi approcci sperimentali, la manipolazione dell’espressione genica attraverso il cosiddetto gene editing presenta a tutt’oggi problemi tecnici irrisolti che possono mettere a repentaglio la sicurezza e l’efficacia di una cura. Il principale problema riguarda il controllo puntuale della quantità di materiale genico introdotto nelle cellule, così come gli effetti imprevedibili dell’integrazione genetica. Le tecnologie basate sugli oligonucleotidi antisenso e gli RNA, ad esempio, possono attivare geni coinvolti nella formazione di tumori, mentre l’utilizzo di vettori adenovirali quali trasportatori del gene sano presentano lo svantaggio di una risposta im- munitaria contro il vettore adenovirale e la limitazione delle dimensioni del gene sano veicolato nelle cellule. Per superare questi ostacoli, sono state messe a punto quattro diverse ed innovative tecniche di editing genetico (scrittura del gene): le meganucleasi, le ZFN (nucleasi zinc-finger), le Talen (Transcription Activator- Like Effector Nucleases), il CRISPR/Cas9. Il sistema CRISPR/Cas9 rap- presenta una tecnologia molto promettente di riscrittura del gene da correggere ed è possibile realizzarla direttamente nelle cellule e nei tessuti. Semplificando la sua azione, questo sistema agisce come una funzione di “copia e incolla” del gene da curare permettendo molteplici possibilità nell’ambito delle applicazioni biologiche. Nel caso dell’Atassia di Friedreich, il sistema CRISPR/Cas9 si è dimo- strato efficace nel rimuovere le ripetizioni di triplette GAA dal gene della Fratassina, sia su cellule sia in modelli animali della patologia. Tuttavia, il sistema CRISPR/Cas9 deve essere ancora migliorato in termini di efficienza. Un’efficace strategia in tal senso consiste nella combinazione di CRI- SPR/Cas9 con nanoparticelle in oro (Gold) che consentono di penetrare le membrane cellulari e di legarsi facilmente al DNA. Il sistema CRISPR-Gold si è dimostrato efficace in modelli animali di altre malattie tra cui la distrofia muscolare. Partendo da questi incoraggianti risultati, il nostro studio si propone di trasferire la tecnologia combinata nanomateriali-CRISPR/cas9 come un possibile trattamento per la FRDA.
