Ricerca sul DNA

La terapia genica è una tecnica che prevede l’aggiunta di geni funzionali alle cellule di un paziente per prendere il posto di geni disfunzionali. La tecnica utilizza tipicamente virus ingegnerizzati per fornire materiale genetico desiderato nelle cellule di un ospite. Essendo che il virus invade naturalmente e altera geneticamente le cellule, lo rende un candidato perfetto per manipolare selettivamente il genoma di una cellula. Questi virus hanno i loro geni virulenti rimossi e sostituiti con i geni desiderati di interesse, in modo che invece di rendere i pazienti malati danno loro geni funzionanti.

Questo è efficace nel trattamento di condizioni come la talassemia, una malattia del sangue causata da una mutazione genetica. Sostituendo questa mutazione genetica con un gene funzionale, la terapia genica tratta la condizione e consente al paziente di produrre cellule del sangue funzionali.

Terapia genica in Vivo

Esistono due diversi approcci alla terapia genica: in vivo (all’interno del corpo) ed ex vivo (all’esterno del corpo). Quando fatto in vivo, il virus modificato viene iniettato direttamente nella regione del corpo del paziente con cellule anormali. Questo è di particolare utilità quando solo alcune cellule hanno bisogno di manipolazione genetica, come quando si prendono di mira le cellule cerebrali nel trattamento del morbo di Parkinson e delle malattie della retina.

Diverse classi di virus sono di interesse nella somministrazione di terapia genica, come herpesvirus e retrovirus, tuttavia, la famiglia adenovirus (incluso il comune raffreddore) era di particolare interesse nei primi esperimenti in vitro. Sfortunatamente, questa classe di virus può evocare una risposta immunitaria che mette a rischio i pazienti.

I ricercatori hanno ora spostato l’attenzione verso il virus adeno-associato (AAV) nel fornire la terapia genica, essendo che non ha i geni necessari per auto-diffusione. I ricercatori trasferiscono il DNA non dannoso dall’adenovirus all’AAV per consentirgli di fornire efficacemente la terapia genica.

Terapia genica ex Vivo

La terapia genica ex vivo, d’altra parte, comporta l’estrazione di sangue / midollo osseo da un paziente e la separazione delle cellule mature e immature. Un gene di interesse viene quindi aggiunto alle cellule immature, che vengono reimpiantate nel flusso sanguigno del paziente. Queste cellule poi viaggiano al midollo osseo dove rapidamente proliferano e sostituiscono tutte le cellule difettose.

Questa è la procedura impiegata con ZYNTEGLO, terapia genica di Bluebird per la beta talassemia che è stato menzionato in precedenza. ZYNTEGLO è fatto rimuovendo le cellule staminali ematopoietiche (”cellule del sangue immature”) dal paziente, avendo un virus inserisca una copia funzionale del gene funzionale della beta globina in queste cellule e reintroducendo queste cellule staminali funzionali al paziente. Questo trattamento specifico è impostato per lanciare il prossimo anno a uno sconcertante million 1.8 milioni.

La terapia ex vivo è stata impiegata nel trattamento dell’immunodeficienza combinata severa, o della sindrome del ragazzo della bolla, pure. Questa terapia utilizza retrovirus come l’HIV, che sono molto bravi a inserire i loro geni nelle cellule ospiti. Oltre 30 pazienti hanno ricevuto questo trattamento SCID e oltre il 90% di quelli trattati sono in remissione. Questo è un approccio molto più promettente di un trapianto di midollo osseo, che produce un tasso di remissione del 50%.

CRISPR-Cas9 Gene Editing

CRISPR-Cas9 è stato scoperto nel sistema immunitario batterico, dove viene utilizzato per difendere e disattivare invadendo DNA virale. Cas9 è un’endonucleasi o un enzima che può tagliare selettivamente il DNA. L’enzima Cas9 è complessato con una molecola di RNA guida per formare ciò che è noto come CRISPR-Cas9.

In primo luogo, Cas9 individua una specifica area genetica di interesse nota come PAM, o protospacer motivo adiacente. Una volta che Cas9 lega il PAM, l’RNA guida interviene nello svolgimento di una parte del DNA. Questa guida ha una sequenza genetica che corrisponde specificamente a una regione unica del DNA, e una volta che questo è legato, Cas9 taglia questo segmento di DNA come un paio di forbici. La cella tenterà di riparare questa escissione in modo soggetto a errori, spesso portando a segmenti mutati. Questo è utile per eliminare un gene specifico o”spegnerlo”.

I ricercatori stanno iniziando a manipolare l’enzima Cas9 per fare di più che fare incisioni. Aggiungendo diversi enzimi a Cas9, gli scienziati possono modificare specifici abbinamenti di base di nucleotidi, i mattoni del materiale genetico. In tal modo, possono modificare con precisione un gene per trasformarlo da una forma che causa la malattia a un gene sano.

CRISPR-Cas9 può essere somministrato sia in vivo, attraverso un veicolo di consegna confezionato come nanoparticelle d’oro, sia ex vivo in modo simile al sistema ZYNTEGLO (se il virus è stato sostituito con CRISPR-Cas9). Guarda il video qui sotto per le animazioni delle varie applicazioni di CRISPR.

Questo è ricco. La combinazione di pazienti (w / tachicardia ventricolare)-derivato indotto cellule staminali pluripotenti, terapia genica, # optogenetics, # CRISPR, organo-on-a-chip, per creare” test di esercizio in un piatto ” passo verso la cura. https://t.co/4FrQUZoVOO pic.twitter.com/jx29UNI8Xu

— Eric Topol (@EricTopol) 17 luglio 2019