L'editing genetico si dimostra promettente come strumento per combattere i disturbi neurologici nei bambini, secondo uno studio dell'UNC

COLLINA DELLA CAPPELLA – I bambini nati con una copia materna difettosa del gene UBE3A svilupperanno la sindrome di Angelman, un grave disturbo dello sviluppo neurologico senza cura e con trattamenti limitati. Ora, per la prima volta, gli scienziati della UNC School of Medicine dimostrano che le tecniche di editing genetico e di terapia genica possono essere utilizzate per ripristinare l’UBE3A nelle colture di neuroni umani e trattare i deficit in un modello animale della sindrome di Angelman.

Quest'opera, pubblicata nel Natura e guidato dall'autore senior Mark Zylka, PhD, direttore dell'UNC Neuroscience Center e WR Kenan, Jr. Professore distinto di biologia cellulare e fisiologia, pone importanti basi per un trattamento o una cura a lungo termine per questa malattia debilitante, nonché un percorso terapeutico da seguire per altre malattie monogeniche.

"Il nostro studio mostra come molteplici sintomi associati alla sindrome di Angelman potrebbero essere trattati con una terapia genica CRISPR-Cas9", ha affermato Zylka. "E ora stiamo perseguendo questo obiettivo con l'aiuto dei medici dell'UNC-Chapel Hill."

La sindrome di Angelman è causata da una delezione o mutazione della copia materna del gene che codifica per la proteina ubiquitina ligasi E3A (UBE3A). La copia paterna di UBE3A è tipicamente messo a tacere nei neuroni, quindi la perdita della madre UBE3A provoca una completa assenza dell'enzima UBE3A nella maggior parte delle aree del cervello. Questo è fondamentale perché l'enzima prende di mira le proteine per la degradazione, un processo che mantiene la normale funzione delle cellule cerebrali. Quando questo processo va storto, il risultato è la sindrome di Angelman, un disturbo cerebrale con sintomi che includono gravi disabilità intellettive e dello sviluppo, convulsioni e problemi con la parola, l’equilibrio, il movimento e il sonno.

“Accendendo la copia paterna di UBE3A è una strategia terapeutica interessante perché potrebbe invertire il deficit molecolare alla base della malattia”, ha affermato Zylka. Tuttavia, il gene paterno viene silenziato da un lungo filamento di RNA, prodotto in orientamento antisenso UBE3A, che blocca la produzione dell'enzima dalla copia paterna del gene.

I membri del laboratorio Zylka, tra cui i ricercatori post-dottorato Justin Wolter, PhD, e Giulia Fragola, PhD, hanno deciso di escogitare un modo per utilizzare CRISPR-Cas9 per ripristinare l'enzima UBE3A a livelli normali interrompendo l'RNA antisenso. I dati preliminari sulle colture cellulari erano promettenti e Zylka ha ricevuto sovvenzioni l'NIH, IL Fondazione per la sindrome di Angelmane la Fondazione Simons per testare i loro risultati sui neuroni umani e su un modello murino della malattia.

Nel Natura articolo, i co-primi autori Wolter e Hanqian Mao, PhD, un postdoc nel laboratorio Zylka, e colleghi dell'UNC descrivono l'uso di una terapia genica con virus adeno-associato (AAV) per fornire la proteina Cas9 in tutto il cervello di topi embrionali che modellano la sindrome di Angelman . Poiché l’UBE3A è essenziale per il normale sviluppo del cervello, il trattamento precoce è fondamentale. I ricercatori hanno scoperto che il trattamento embrionale e postnatale precoce ha salvato fenotipi fisici e comportamentali che modellano i deficit fondamentali riscontrati nei pazienti con sindrome di Angelman. Sorprendentemente, una singola iniezione neonatale di AAV paterno non silenziato Ube3a per almeno 17 mesi e i dati suggeriscono che è probabile che questo effetto sia permanente. I ricercatori hanno anche dimostrato che questo approccio era efficace nei neuroni umani in coltura.

"Siamo rimasti sbalorditi quando abbiamo ottenuto questi risultati", ha detto Zylka. “Nessun altro trattamento attualmente in corso per la sindrome di Angelman dura così a lungo, né tratta così tanti sintomi. Sono fiducioso che altri alla fine riconosceranno i vantaggi derivanti dall’individuazione della mutazione che causa la sindrome di Angelman in fase prenatale e dal trattamento subito dopo”.

Wolter ha aggiunto: “I risultati del trattamento precoce sono stati molto promettenti. Da quando abbiamo appreso che potremmo ridurre la gravità della sindrome di Angelman nei topi, ora siamo concentrati sul perfezionamento del nostro approccio in modo che sia adatto all’uso negli esseri umani”.

Mentre si lavora per tradurre questa ricerca in clinica, il laboratorio Zylka collaborerà con i ricercatori del Carolina Institute for Developmental Disabilities (CIDD) per identificare i sintomi nei bambini che hanno la mutazione genetica che causa la sindrome di Angelman.

Il laboratorio di Zylka sta lavorando con i ricercatori del CIDD guidati dal direttore del CIDD Joseph Piven, MD, per utilizzare l'imaging cerebrale e le osservazioni comportamentali per identificare i sintomi associati alla sindrome di Angelman nei neonati. Rapporti aneddotici suggeriscono che questi bambini hanno difficoltà ad alimentarsi e un tono muscolare ridotto, ma questi e altri sintomi precoci non sono stati caratterizzati fino ad oggi in modo rigoroso.

"L'idea è quella di utilizzare test genetici per identificare i bambini che potrebbero sviluppare la sindrome di Angelman, trattarli prima della nascita o intorno al momento della nascita, e quindi utilizzare questi primi sintomi come endpoint per valutare l'efficacia in uno studio clinico", ha detto Zylka. “I nostri dati e quelli di altri gruppi indicano chiaramente che il trattamento prenatale ha il potenziale per prevenire il pieno sviluppo della sindrome di Angelman”.

Come parte di Natura Nello studio, i ricercatori hanno anche scoperto che il vettore della terapia genica bloccava l’RNA antisenso integrandosi nel genoma nei siti tagliati da CRISPR-Cas9. Questa cosiddetta “trappola genetica” potrebbe essere sfruttata per distruggere altri geni e RNA lunghi non codificanti.

Zylka ha aggiunto: “Siamo incredibilmente entusiasti di portare avanti questo lavoro con la speranza di aiutare i bambini e le famiglie a superare questa condizione debilitante. Il sostegno dell’NIH, della Simons Foundation e della Angelman Syndrome Foundation è stato essenziale per portare avanti questo lavoro”.

Insieme a Zylka, Wolter e Mao, coautori dell'articolo su Nature sono Giulia Fragola, PhD, postdoc nel laboratorio Zylka al momento di questa ricerca; Jeremy Simon, PhD, professore associato di ricerca; James Krantz, ricercatore associato del laboratorio Zylka; Hannah Bazick, studentessa laureata del laboratorio Zylka; Baris Oztemiz, tecnico di ricerca del laboratorio Zylka; e Jason Stein, PhD, assistente professore di genetica e membro dell'UNC Neuroscience Center; tutto a UNC-Chapel Hill.

Questa ricerca è stata finanziata da sovvenzioni del National Institutes of Health, della Simons Foundation, della Angelman Syndrome Foundation, dell’Eshelman Institute for Innovation e della Pfizer-NCBiotech Distinguished Postdoctoral Fellowship in Gene Therapy.

(C) UNC-CH

Fonte articolo originale: WRAL TechWire