Le tecniche di trasporto dei sistemi di editing hanno ancora dei limiti, ma i risultati potrebbero migliorare grazie all’utilizzo di nanocapsule sintetiche
Per modificare un gene, la tecnologia di editing Crispr-Cas9 deve essere consegnato all’interno della cellula in modo sicuro ed efficiente. Il metodo attualmente più diffuso si basa sui vettori virali, che da un lato sfrutta le utili caratteristiche tipiche dei virus di invasione e utilizzo della cellula per la produzione di nuove copie del materiale genetico contenuto al suo interno; dall’altro bisogna considerare le risposte immunitarie indesiderate e le problematiche relative alla consegna del carico in alcune specifiche cellule e tessuti. Un gruppo di ricercatori della University of Wisconsin-Madison ha cercato un’alternativa e sembrerebbe averla trovata in minuscole e personalizzabili nanocapsule sintetiche. Lo studio, pubblicato a settembre su Nature Nanotechnology, descrive questo innovativo mezzo di trasporto per il sistema binario di editing genomico, più precisamente per la nucleasi Cas9 e per l’RNA guida.
L’editing genomico offre nuovi strumenti per modificare il codice genetico, ampliando le possibilità di ricerca di una cura per le malattie genetiche, ma anche per alcuni tumori. Ma questi sistemi vanno trasportati all’interno del corpo umano e, soprattutto, nel posto giusto. Le tecniche utilizzate - e in fase di studio - sono molteplici e vanno dai vettori virali all’utilizzo della luce, passando per le vescicole e i nanomateriali. Quando si parla di terapie genica, la precisione è fondamentale: una terapia è specifica e va consegnata in un certo tessuto o in specifiche cellule. Tutto questo sperando di non causare, per errore, modifiche in un tessuto diverso dall’obiettivo, soprattutto a livello delle gonadi (spermatozoi e cellule uovo), cosa che renderebbe ereditario l’editing, con tutte le dovute implicazioni bioetiche. I vettori virali vengono modificati per trasportare nelle cellule i sistemi di editing e, se tutto va come dovrebbe, questo può correggere errori del DNA collegati a una patologia. Purtroppo, la produzione di questi vettori è complessa ed è molto difficile personalizzare una grande quantità di virus per trasformarli in uno dei mezzi di trasposto attualmente più usati in biologia molecolare.
Il laboratorio di Shaoqin Gong, professoressa di ingegneria biomedica presso il Wisconsin Institute for Discovery presso l’University of Wisconsin-Madison, è specializzato nella progettazione e nella costruzione di sistemi di trasporto in miniatura per terapie avanzate. Il gruppo di ricerca ha creato una capsula di circa 25 nanometri di diametro la cui superficie può essere “decorata” con molecole specifiche – ad esempio i peptidi, cioè piccole proteine – che danno alle nanocapsule la capacità di colpire cellule e tessuti specifici. Per darvi un’idea di grandezza, 1 nanometro è un miliardesimo di metro: ad esempio, un globulo rosso misura 8 micrometri, ovvero 8000 nanometri. Una nanocapsula è quindi circa 300 volte più piccola di un globulo rosso. Una volta attivata, cioè quando trova il suo obiettivo, la superficie della nanocapsula si sfalda e il contenuto si riversa nella cellula. A differenza dei vettori virali, la sopravvivenza delle nanocapsule all’interno della cellula è breve e questo sembrerebbe essere importante per ridurre il rischio di modifiche al di fuori dell’obiettivo. Esistono altre tecniche di trasporto che prevedono l’utilizzo di vescicole lipidiche o polimeriche, però hanno dimensioni maggiori e delle limitazioni nella tipologia di carico da trasportare. In questo caso, sia il carico che la nanocapsula sono personalizzabili con meno difficoltà e gli esperimenti fatti in laboratorio hanno dimostrato che il procedimento non è tossico per le cellule. La sperimentazione è poi proseguita su modelli murini focalizzata sul tessuto muscolo-scheletrico e sull’occhio, dando buoni risultati di editing genomico.
Un altro punto a favore delle nanocapsule è la possibilità di purificarle, conservarle e trasportarle in polvere, dato che hanno trovato il modo di liofilizzarle senza compromettere le loro caratteristiche. In questo modo, oltre a essere più stabili, facili da dosare, efficienti e modificabili, sono anche più semplici da gestire dal punto di vista pratico. La Wisconsin Alumni Research Foundation ha richiesto il brevetto su questa innovativa tecnica di trasporto del sistema Crispr-Cas9. L’obiettivo dei ricercatori è ora quello di migliorare le nanocapsule per rendere l’editing una tecnologia sempre più efficiente.
