L'editing genico negli embrioni umani potrebbe portare a un pericolo inaspettato

La tecnica di editing genetico CRISPR promette di correggere mutazioni patogene nell'uomo, potenzialmente già durante lo sviluppo embrionale. Tuttavia, prima che questo intervento possa essere applicato in ambito clinico, è necessario dimostrarne la sicurezza e l'efficacia.

Studio: Un nuovo studio pubblicato su Cell, condotto da Dieter Egli, PhD, ex scienziato del NYSCF e alunno del programma NYSCF – Robertson Stem Cell Investigator presso la Columbia University, evidenzia come l'editing genetico CRISPR negli embrioni umani possa causare la delezione involontaria di interi cromosomi. 

Questo studio si basa sul lavoro del Dr. Egli presso il NYSCF Research Institute, reso possibile grazie a donazioni private, e individua una potenziale criticità nell'editing genetico CRISPR negli embrioni umani che deve essere affrontata per garantirne la sicurezza prima dell'applicazione clinica.

Il team del Dr. Egli è interessato a comprendere se le mutazioni patogene possano essere rimosse in modo sicuro da un embrione umano prima che causino danni. CRISPR, il rivoluzionario strumento di editing genetico i cui pionieri hanno vinto quest'anno il Premio Nobel per la Chimica, si è affermato come uno strumento promettente per la correzione genetica, ma si sa ancora poco sui suoi effetti nell'embrione umano. Prima che questa pratica possa essere applicata ai pazienti, gli scienziati devono mitigarne i rischi e dimostrare che il processo sia sicuro.

Lo studio del Dott. Egli suggerisce che, al momento, non lo sia.

"Il nostro studio dimostra che CRISPR/Cas9 non è ancora pronto per l'uso clinico nella correzione delle mutazioni in questa fase dello sviluppo umano", ha affermato il Dott. Egli, Professore Associato di Biologia Cellulare dello Sviluppo presso il Dipartimento di Pediatria del Vagelos College of Physicians and Surgeons della Columbia University, in un comunicato stampa della Columbia.

CRISPR e embrioni umani: promesse e pericoli

Il primo utilizzo di CRISPR su embrioni umani risale al 2015. Nel 2018, il settore biomedico è stato sconvolto dall'affermazione dell'ex ricercatore He Jiankui, della Southern University of Science and Technology in Cina, secondo cui avrebbe applicato la tecnica a dei gemelli nel tentativo di prevenire la trasmissione dell'HIV da genitore a figlio. L'esperimento è stato ampiamente condannato come non etico.

Pratiche scorrette come questa dimostrano perché il lavoro del Dott. Egli sia così cruciale. Sebbene la modifica genetica con CRISPR negli embrioni potrebbe un giorno rivoluzionare il modo in cui preveniamo le malattie, dobbiamo comprendere meglio gli effetti di questo strumento e come gestirli prima di poterlo utilizzare sui pazienti.

"Se i nostri risultati fossero stati noti due anni fa, dubito che qualcuno avrebbe tentato di utilizzare CRISPR per modificare un gene in un embrione umano in ambito clinico", ha affermato il Dott. Egli.

Lo studio del Dott. Egli si basa sul lavoro che ha iniziato durante il suo periodo presso il NYSCF Research Institute. Le restrizioni sui finanziamenti federali possono rendere difficile la realizzazione di studi di editing genetico negli embrioni umani, ma il modello di filantropia privata della NYSCF ha permesso al Dr. Egli di avviare la sua ricerca, e il suo lavoro è stato successivamente supportato da finanziamenti del programma NYSCF – Robertson Investigator.

"Devo moltissimo alla NYSCF e al suo modello unico di accelerazione della ricerca scientifica più all'avanguardia verso l'applicazione clinica, con i pazienti come priorità assoluta. Questo lavoro non sarebbe stato possibile senza la filantropia privata", ha affermato il Dr. Egli.

La scoperta della delezione

Il team del Dr. Egli ha scoperto la vulnerabilità studiando la capacità di editing genomico di CRISPR in embrioni umani portatori di una mutazione in un gene chiamato EYS, noto per causare cecità ereditaria.

«Sappiamo da studi precedenti su cellule umane differenziate e su topi che una rottura del DNA porta principalmente a due risultati: una riparazione precisa o piccole modifiche locali. Nel caso del gene EYS, queste modifiche possono produrre un gene funzionale, sebbene non si tratti di una riparazione perfetta», ha spiegato Michael Zuccaro, ricercatore presso il Vagelos College of Physicians and Surgeons della Columbia University e coautore principale dell'articolo.

Il team ha quindi esaminato l'intero genoma degli embrioni modificati, dove ha riscontrato un problema rilevante.

«Abbiamo appreso che nelle cellule embrionali umane, una singola rottura del DNA può portare a un terzo risultato: la perdita di un intero cromosoma o talvolta di un ampio segmento di esso, e questa perdita cromosomica è molto frequente», ha affermato Zuccaro.

I risultati sollevano diversi interrogativi su quanto gli scienziati hanno già osservato in laboratorio con la modifica genetica di embrioni umani. Ad esempio, uno studio del 2017 ha riportato che CRISPR ha corretto con successo una mutazione responsabile di una cardiopatia in embrioni umani. Lo studio del Dr. Egli suggerisce che, forse, invece di correggere la mutazione, è stato eliminato il cromosoma che la portava.

"La nostra speranza è che questi risultati, che mettono in guardia dagli effetti negativi, scoraggino l'applicazione clinica prematura di questa importante tecnologia, ma che possano anche guidare una ricerca responsabile per raggiungere il suo utilizzo finale sicuro ed efficace", ha commentato il Dr. Egli.

Riutilizzare una capacità inaspettata

Tuttavia, ora che gli scienziati sanno che CRISPR è in grado di eliminare interi cromosomi, potrebbero essere in grado di sfruttare questa capacità per prevenire problemi causati da cromosomi in eccesso, come aborti spontanei o sindromi dello sviluppo.
"Ora che sappiamo di più su cosa fa Cas9 nell'embrione umano, possiamo iniziare a capire come potrebbe essere utile in modi prima inaspettati", ha affermato il dottor Egli.

Articolo di rivista:

Rimozione cromosomica allele-specifica dopo clivaggio da parte di Cas9 in embrioni umani
Michael V. Zuccaro, Jia Xu, Carl Mitchell, Diego Marin, Raymond Zimmerman, Bhavini Rana, Everett Weinstein, Rebeca T. King, Katherine L. Palmerola, Morgan E. Smith, Stephen H. Tsang, Robin Goland, Maria Jasin, Rogerio Lobo, Nathan Treff, Dieter Egli. 2020. Cell. DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.10.025

Fonte: Wall Street Journal 
29 ottobre 2020