Una strategia semplice e solida sviluppata dagli scienziati KAUST potrebbe aiutare a migliorare la sicurezza e l'accuratezza dell'editing genetico CRISPR, uno strumento già approvato per l'uso clinico per il trattamento delle malattie del sangue ereditarie.
Questo approccio affronta un problema critico con la tecnologia CRISPR:l'atto di tagliare il genoma in punti specifici e poi ricongiungerlo, che rischia intrinsecamente di danneggiare il DNA in un modo che potrebbe causare interruzioni imprevedibili e su larga scala.
Nella speranza di mitigare questo problema, un team guidato da Mo Li, un biologo delle cellule staminali presso KAUST, ha studiato i percorsi di riparazione del DNA che portano a grandi delezioni genomiche in seguito all’editing CRISPR nelle cellule staminali umane. Lo studio è pubblicato sulla rivista BMC Biology .
La loro analisi li ha portati a un processo noto come unione delle estremità mediata dalla microomologia (MMEJ), un meccanismo soggetto a errori che, sebbene sia in grado di riparare le rotture nel DNA, spesso lascia dietro di sé grandi delezioni.
I ricercatori hanno interrogato vari geni implicati in questo processo MMEJ e ne hanno trovati due che svolgevano ruoli centrali, ma opposti, in questi eventi di eliminazione indesiderati.
Si è scoperto che un gene, chiamato POLQ, esacerba il rischio di ampie delezioni in seguito all’editing CRISPR. L'altro, chiamato RPA, è emerso come un guardiano genomico con effetti protettivi.
Manipolando questi geni, con farmaci che inibiscono POLQ o attraverso tecniche genetiche che aumentano l'espressione di RPA, il team KAUST è stato quindi in grado di ridurre il verificarsi di ampie delezioni dannose senza compromettere l'efficienza dell'editing del genoma e, così facendo, preservare l'integrità genomica delle cellule staminali modificate.
"Questo approccio di facile utilizzo potrebbe ridurre le possibilità che si verifichino queste dannose delezioni del DNA", afferma Baolei Yuan, ex dottorato di ricerca. studente del laboratorio di Li e uno degli architetti dello studio, insieme a Chongwei Bi e Yeteng Tian del laboratorio di Li.
Inoltre, si è scoperto che questi stessi interventi migliorano l'efficienza della riparazione diretta dall'omologia, un meccanismo noto per la sua capacità di consentire un editing accurato del genoma senza aggiungere mutazioni involontarie.
Ciò è risultato evidente negli esperimenti condotti su cellule staminali portatrici di mutazioni in due geni legati all’anemia falciforme e alla sindrome di Wiskott-Aldrich, entrambe malattie del sangue ereditarie. Modulando POLQ o RPA, i ricercatori hanno ottenuto un editing genetico altamente preciso e affidabile in queste cellule.
I risultati segnano un significativo passo avanti nel perfezionamento della tecnologia CRISPR, afferma Li. "È davvero entusiasmante perché significa che ci stiamo avvicinando a trattamenti più sicuri ed efficaci per le malattie genetiche", afferma.
Con una domanda di brevetto provvisoria depositata per questa strategia innovativa, il team continua a esplorare i meccanismi alla base di una gamma più ampia di mutazioni indesiderabili e ad affinare le proprie tecniche per rendere CRISPR più sicuro ed efficiente.
"Raggiungere sia efficienza elevata che sicurezza rimane una sfida che richiede ulteriore sviluppo", afferma Li, "e il nostro laboratorio rimane in prima linea nella ricerca di nuove soluzioni."
Ulteriori informazioni: Baolei Yuan et al, La modulazione del percorso di unione delle estremità mediato dalla microomologia sopprime grandi delezioni e migliora la riparazione diretta dall'omologia in seguito a rotture del DNA indotte da CRISPR-Cas9, BMC Biology (2024). DOI:10.1186/s12915-024-01896-z
Informazioni sul giornale: Biologia BMC
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