AGGIUSTARE L’RNA PER COMBATTERE LE MALATTIE GENETICHE

Nel 1958 Francis Crick, uno degli scopritori della struttura del DNA, enunciò quello che egli stesso definì “il dogma centrale della biologia molecolare”. Secondo questa ipotesi, l’informazione genetica, custodita nel DNA, viene copiata (“trascritta”) in un altro acido nucleico (l’RNA) per poi essere tradotta in proteine, grazie ad un complesso macchinario molecolare e ad un preciso codice di decifrazione, il codice genetico.
Nel mezzo secolo successivo, gli esperimenti compiuti da centinaia di laboratori in tutto il mondo hanno confermato la funzione dell’RNA come messaggero di informazione genetica, ma hanno anche messo in evidenza il ruolo centrale che le molecole di RNA rivestono in numerosissimi altri processi, all’interno delle nostre cellule e di quelle di tutti gli organismi viventi. Negli ultimi anni, infatti, sono sempre più numerosi gli esempi di geni che producono RNA, i quali non codificano proteine ma hanno una funzione essi stessi. Alcuni di questi RNA non codificanti possono avere una funzione strutturale, altri sono altrettanto bravi quanto le proteine nel catalizzare reazioni chimiche, altri ancora intervengono nel processamento di altri RNA. Questi RNA non codificanti ci raccontano la storia di un mondo primordiale in cui la vita era esclusivamente basata sull’RNA, che fungeva allo stesso tempo da molecola depositaria dell’informazione genetica e da “attore” all’interno delle cellule.

Il Laboratorio di Biologia e Biotecnologie dell’RNA del Centro Interdipartimentale per la Biologia Integrata (CIBio) dell’Università di Trento, che dirigo dal novembre 2007, si occupa dello studio dei ruoli non convenzionali dell’RNA. Il nostro obiettivo è identificare molecole di RNA che possano essere oggetto di intervento terapeutico o che possano costituire esse stesse delle nuove molecole terapeutiche per il trattamento delle malattie umane. Se da un lato è infatti sempre più chiaro che la maggior parte delle malattie genetiche è causata da errori nel metabolismo dell’RNA, dall’altro le tecniche basate sull’RNA (interferenza a RNA, RNA antisenso, ribozimi, ecc.) stanno acquistando sempre più importanza nei campi della ricerca applicata e della terapia genica.
Uno dei progetti che stiamo portando avanti in questi anni riguarda un metodo di terapia genica per correggere una malattia genetica neurodegenerativa, utilizzando molecole di RNA antisenso.
In particolare, il progetto di ricerca, finanziato con 180.000 euro per tre anni dalla Fondazione Telethon, prevede la messa a punto di una strategia terapeutica per una forma di demenza ereditaria chiamata “demenza frontotemporale con parkinsonismo legata al cromosoma 17” (FTDP-17).
Le demenze sono malattie piuttosto diffuse che colpiscono tra i 200 e i 500 individui su 10.000. La forma di demenza più nota e più diffusa è la malattia di Alzheimer, che sta acquisendo un’importanza sempre maggiore con l’aumentare dell’età media della popolazione, ma del cui meccanismo patogenetico purtroppo a tutt’oggi si ignorano gran parte dei dettagli molecolari.

Il nostro progetto si occupa di una forma di demenza più rara, ma più compresa: la demenza frontotemporale, appunto, che colpisce tra i 2 ed i 5 individui su 10.000. Questa malattia, che insorge in una fascia di età precoce rispetto alla malattia di Alzheimer, cioè intorno ai 40 anni, è ancora oggi “orfana” di qualsiasi trattamento efficace. I pazienti presentano sintomi neurologici o psichiatrici quali alterazioni della personalità e dei rapporti sociali seguiti negli anni da problemi di linguaggio ed impaccio motorio.
La FTDP-17 è una malattia ereditaria, dovuta alla mutazione di un gene, chiamato tau, importante nel cervello perché produce una proteina che mantiene integra la struttura dei neuroni. Il 50% delle mutazioni di questo gene provocano un errore nel processamento dell’RNA messaggero. Questo fa sì che la proteina tau venga prodotta sbagliata e si accumuli in depositi intracellulari che “soffocano” i neuroni. Ciò porta alla morte dei neuroni e quindi alla degenerazione di intere aree del cervello, che provoca la demenza.
Il nostro approccio terapeutico sfrutta la capacità di piccole molecole di RNA, gli RNA antisenso, di legarsi a specifiche regioni dell’RNA messaggero e di mascherarle al macchinario cellulare addetto al processamento dell’RNA messaggero stesso. Con una metafora, immaginiamo che il gene sia un manuale di istruzioni ma che per produrre la proteina sia necessario “copiare” il manuale in una versione ridotta, una specie di “bignami”. Nei malati di demenza frontotemporale la mutazione nel gene tau fa si che nel processo di copiatura avvenga un errore, venga inserita nel “bignami” una pagina in più, e questo rende sbagliate le istruzioni. Quello che noi vogliamo fare è “far saltare” questa pagina in più e correggere l’informazione. La pagina in più nel gene è quello che i biologi chiamano “esone”. E la tecnica utilizzata si chiama, con un termine inglese exon skipping, cioè “esclusione dell’esone”. Il principio è quello non di sostituire il DNA mutato, ma di aggiustare il suo prodotto: l’RNA messaggero. Rispetto ad una terapia farmacologica, questo approccio ha il vantaggio di curare la malattia per sempre, senza bisogno di continue somministrazioni del farmaco, e di operare, per così dire, “dall’interno” delle cellule.
Stiamo sperimentando questa tecnica su cellule in coltura, alle quali forniamo gli appropriati geni per far sì che esse stesse producano le molecole di RNA antisenso terapeutiche. In base ai risultati raggiunti in questa prima fase, procederemo poi a saggiare l’efficacia della nostra strategia terapeutica valutando il miglioramento delle caratteristiche patologiche molecolari e cellulari e del comportamento di modelli animali della malattia, in seguito a somministrazione di vettori che producano gli RNA antisenso.

Si conoscono almeno 6.000 malattie genetiche, causate da alterazioni nel DNA di un individuo: la maggior parte di esse è grave o letale e, ad oggi, senza una cura. Le singole patologie colpiscono in genere poche persone, a volte meno di qualche decina in tutto il mondo, costituendo quelle che sono definite malattie rare e quindi di scarso interesse per la ricerca farmaceutica e per i grandi investimenti pubblici in ricerca. Pare, purtroppo, che la ricerca sulle malattie rare sia destinata ad essere finanziata solo da associazioni di beneficenza, di cui la più famosa è probabilmente la Fondazione Telethon. Eppure si stima che ogni anno il 6% dei neonati nasca con un grave difetto di origine totalmente o parzialmente genetica! La nostra speranza, anche grazie ai finanziamenti di Telethon, è di aprire un percorso che porti ad applicare la tecnica dell’exon skipping, non solo ad altre malattie neurodegenerative come l’Alzheimer o il Parkinson, ma anche ad una buona percentuale delle malattie genetiche a tutt’oggi “orfane” di cure.