Questa tecnica basata sull'RNA potrebbe rendere la terapia genica più efficace

Fornire geni funzionali nelle cellule per sostituire i geni mutati, un approccio noto come terapia genica, ha il potenziale per il trattamento di molti tipi di malattie. I primi sforzi per fornire geni alle cellule malate si sono concentrati sul DNA, ma molti scienziati stanno ora esplorando la possibilità di utilizzare invece l’RNA, che potrebbe offrire una maggiore sicurezza e una consegna più semplice.

Gli ingegneri biologici del MIT hanno ora escogitato un modo per regolare l'espressione dell'RNA una volta che entra nelle cellule, dando loro un controllo preciso sulla dose di proteine ​​che un paziente riceve. Questa tecnologia potrebbe consentire ai medici di personalizzare in modo più accurato il trattamento per i singoli pazienti, e offre anche un modo per disattivare rapidamente i geni, se necessario.

“Possiamo controllare in modo molto discreto il modo in cui vengono espressi i diversi geni,"Dice Jacob Becraft, uno studente laureato del MIT e uno degli autori principali dello studio, che compare nell'ottobre. 16 problema di Biologia chimica della natura. “Storicamente, le terapie geniche hanno riscontrato problemi in termini di sicurezza, ma con nuovi progressi nella biologia sintetica, possiamo creare paradigmi completamente nuovi di “terapie intelligenti” che interagiscono attivamente con le cellule del paziente per aumentare l’efficacia e la sicurezza”.

Becraft e i suoi colleghi del MIT hanno avviato un'azienda per sviluppare ulteriormente questo approccio, con un focus iniziale sul trattamento del cancro. Tyler Wagner, un recente destinatario del dottorato di ricerca della Boston University, è anche l'autore principale dell'articolo. Tasuku Kitada, un ex post-dottorato del MIT, e Ron Weiss, un professore di ingegneria biologica del MIT e membro del Koch Institute, sono autori senior.

Circuiti dell'RNA

Finora solo poche terapie geniche sono state approvate per l’uso umano, ma gli scienziati stanno lavorando e testando nuovi trattamenti di terapia genica per malattie come l’anemia falciforme, emofilia, e malattie oculari congenite, tra tanti altri.

Come strumento per la terapia genica, Può essere difficile lavorare con il DNA. Quando trasportato da nanoparticelle sintetiche, le particelle devono essere consegnate al nucleo, che può essere inefficiente. I virus sono molto più efficienti per la consegna del DNA; tuttavia, possono essere immunogenici, difficile, e costoso da produrre, e spesso integrano il loro DNA nel genoma della cellula, limitandone l’applicabilità nelle terapie genetiche.

RNA messaggero, o mRNA, offre un approccio più diretto, e non permanente, modo per alterare l’espressione genica delle cellule. In tutte le cellule viventi, L'mRNA trasporta copie delle informazioni contenute nel DNA agli organelli cellulari chiamati ribosomi, che assemblano le proteine ​​codificate dai geni. Perciò, fornendo mRNA che codifica per un particolare gene, gli scienziati possono indurre la produzione della proteina desiderata senza dover inserire materiale genetico nel nucleo di una cellula o integrarlo nel genoma.

Per contribuire a rendere più efficace la terapia genica basata sull’RNA, il team del MIT si è proposto di controllare con precisione la produzione di proteine ​​terapeutiche una volta che l'RNA entra nelle cellule. Van Vliet e i suoi colleghi SMART hanno dimostrato di poter selezionare le MSC con uno speciale dispositivo microfluidico in grado di identificare il, hanno deciso di adattare i principi della biologia sintetica, che consentono una programmazione precisa dei circuiti del DNA sintetico, all'RNA.

I nuovi circuiti dei ricercatori sono costituiti da un singolo filamento di RNA che include geni per le proteine ​​terapeutiche desiderate e geni per le proteine ​​che legano l’RNA, che controllano l’espressione delle proteine ​​terapeutiche.

“A causa della natura dinamica della replica, le prestazioni dei circuiti possono essere regolate per consentire a proteine ​​diverse di esprimersi in momenti diversi, tutti dallo stesso filamento di RNA,"Dice Becraft.

Ciò consente ai ricercatori di attivare i circuiti al momento giusto utilizzando farmaci “piccole molecole” che interagiscono con le proteine ​​leganti l’RNA. Quando un farmaco come la doxiciclina, che è già approvato dalla FDA, viene aggiunto alle celle, può stabilizzare o destabilizzare l'interazione tra RNA e proteine ​​leganti l'RNA, a seconda di come è progettato il circuito. Questa interazione determina se le proteine ​​bloccano o meno l'espressione genica dell'RNA.

In uno studio precedente, i ricercatori hanno anche dimostrato di poter integrare la specificità cellulare nei loro circuiti, in modo che l'RNA diventi attivo solo nelle cellule bersaglio.

Mirare al cancro

L'azienda fondata dai ricercatori, Terapia del filo, sta ora lavorando per adattare questo approccio all’immunoterapia antitumorale, una nuova strategia di trattamento che prevede la stimolazione del sistema immunitario del paziente per attaccare i tumori.

Utilizzando l'RNA, i ricercatori intendono sviluppare circuiti in grado di stimolare selettivamente le cellule immunitarie ad attaccare i tumori, rendendo possibile colpire le cellule tumorali che hanno metastatizzato in parti del corpo di difficile accesso. Per esempio, si è rivelato difficile colpire le cellule cancerose, come lesioni polmonari, con mRNA a causa del rischio di infiammare il tessuto polmonare. Utilizzando circuiti di RNA, i ricercatori innanzitutto somministrano la loro terapia a tipi di cellule tumorali mirate all’interno del polmone, e attraverso il loro circuito genetico, l’RNA attiverebbe le cellule T che potrebbero curare le metastasi del cancro in altre parti del corpo.

“La speranza è quella di suscitare una risposta immunitaria in grado di raccogliere e curare il resto delle metastasi in tutto il corpo,"Dice Becraft. “Se sei in grado di curare un sito del cancro, poi il tuo sistema immunitario si prenderà cura del resto, perché ora hai costruito una risposta immunitaria contro di esso.

Usando questo tipo di circuiti RNA, i medici sarebbero in grado di adattare i dosaggi in base alla risposta del paziente, dicono i ricercatori. I circuiti forniscono inoltre un modo rapido per disattivare la produzione di proteine ​​terapeutiche nei casi in cui il sistema immunitario del paziente viene sovrastimolato, che può essere potenzialmente fatale.

In futuro, i ricercatori sperano di sviluppare circuiti più complessi che potrebbero essere sia diagnostici che terapeutici, individuando prima un problema, come un tumore, e quindi produrre il farmaco appropriato.

fonte:

http://news.mit.edu, di Anne Trafton