Riprogrammare le cellule T con CRISPR, senza usare i vettori virali

RICERCA – L’approccio, che utilizza la tecnica di editing genomico CRISPR, è stato messo a punto dai ricercatori dalla University of California – San Francisco e descritto su Nature.

Per riscrivere le sequenze genomiche dei linfociti T, gli scienziati hanno sfruttato un solido sistema di “taglia e incolla” che si basa sull’elettroporazione, un metodo che prevede l’applicazione di un campo elettrico per rendere le membrane cellulari temporaneamente permeabili.

Dopo aver sperimentato migliaia di combinazioni, i ricercatori hanno scoperto che quando le giuste quantità di cellule T, DNA e molecole CRISPR-Cas9 vengono sottoposte a un appropriato campo elettrico, le cellule sono in grado di integrare sequenze genetiche specifiche esattamente nel sito del taglio programmato dalle forbici molecolari.

Il nuovo metodo

“Questo metodo rapido e flessibile può essere usato per alterare, potenziare e riprogrammare le cellule T, in modo da riuscire a renderle specifiche per distruggere il cancro, riconoscere le infezioni e spegnere la risposta immunitaria nel caso delle malattie autoimmuni” – ha spiegato Alex Marson, professore associato di microbiologia e immunologia e autore dello studio. Un altro aspetto interessante di questa tecnica, ha aggiunto il ricercatore, è che permette di inserire porzioni di DNA nelle cellule T, dotandole di nuove proprietà.

Gli scienziati hanno applicato il nuovo metodo alla riparazione di una mutazione patogenica presente nelle cellule T di bambini che soffrono di una malattia autoimmune. La mutazione interessa il gene IL2RA, che codifica per un recettore localizzato sulla superficie delle cellule, essenziale per lo sviluppo di linfociti T regolatori (cellule che controllano le altre cellule del sistema immunitario e prevengono l’autoimmunità). Attraverso il sistema CRISPR sviluppato, i ricercatori sono riusciti a correggere la mutazione e a ripristinare i segnali cellulari che erano stati alterati.

In un secondo set di esperimenti svolti in laboratorio, gli scienziati hanno sostituito i recettori di una popolazione di cellule umane normali con recettori ingegnerizzati, in grado di riconoscere un sottotipo particolare di cellule di melanoma. I recettori sono i sensori utilizzati dalla cellula per individuare anomalie e infezioni: in laboratorio queste cellule modificate sono riuscite a riconoscere le cellule di melanoma e a ignorare le altre. Quando sono state trasferite in topi, nei quali erano stati impiantati dei melanomi umani, le cellule hanno raggiunto il sito del tumore e hanno attivato la risposta anti-tumorale.

Sin dagli anni ’70 i ricercatori sfruttano i virus per inserire il DNA nelle cellule per scopi di ricerca, di terapia genica oppure, di recente, per ingegnerizzare i linfociti CAR-T. Negli Stati Uniti, la FDA ha approvato l’utilizzo di cellule T ingegnerizzate per combattere alcuni tipi di leucemie e di linfomi. Ma creare i vettori virali è un processo lungo, costoso e non privo di rischi: secondo i ricercatori della UCSF, questi aspetti limiterebbero le potenzialità di approcci come la terapia genica e l’immunoterapia basata sulle cellule CAR-T. Il nuovo metodo sviluppato potrebbe, al contrario, contribuire a sviluppare delle alternative, permettendo di modificare le cellule in tempi molto più rapidi.

“Non ci sarà più bisogno di avere sei o sette ricercatori dello stesso laboratorio che lavorano sui virus solo per ingegnerizzare le cellule T”, spiega Theo Roth, dottorando e primo autore dello studio. “Se i laboratori che modificheranno le cellule diventeranno centinaia e potranno lavorare su sequenze sempre più complesse di DNA, potremo fare molti più tentativi e questo accelererà lo sviluppo di terapie cellulari di nuova generazione”.

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