Verso una cura per le infezioni da herpes virus attraverso la tecnica del gene-editing

Gli herpes virus sono responsabili di una serie di infezioni e malattie, tra cui l'herpes labiale, herpes zoster, herpes genitale e anche alcune forme di cancro. Ora, una nuova ricerca rivela come una tecnica di genoma-editing, chiamata CRISPR / Cas9, potrebbe eliminare questi virus una volta per tutte. Lo studio, condotto da Ferdy R. van Diemen della University Medical Center di Utrecht, Paesi Bassi e colleghi è stato recentemente pubblicato sulla rivista PLoS Pathogens.

Gli herpes virus sono responsabili di una serie di infezioni e malattie, tra cui l’herpes labiale, herpes zoster, herpes genitale e anche alcune forme di cancro. Ora, una nuova ricerca rivela come una tecnica di genoma-editing,chiamata CRISPR / Cas9, potrebbe eliminare questi virus una volta per tutte. Lo studio, condotto da Ferdy R. van Diemen della University Medical Center di Utrecht, Paesi Bassi e colleghi è stato recentemente pubblicato sulla rivista PLoS Pathogens.

CRISPR/Cas9 è un nuova tecnica che consente ai ricercatori di indirizzare e modificare il genoma di un organismo,  tagliando, aggiungendo o sostituendo parti di filamenti di DNA.

Questa nuova tecnologia è stata accolta con molto interesse dalla comunità scientifica perchè potrebbe aiutare a curare una varietà di malattie. CRISPR apre la strada a numerose applicazioni, compresa l’alterazione dell’impronta genetica degli esseri umani e del bestiame da allevamento e la manipolazione dei raccolti, ma le prospettive potenziali di questo potente metodo sollevano anche  importanti questioni etiche.

Per questo ultimo studio, van Diemen e colleghi hanno cercato di scoprire se CRISPR / Cas9 poteva essere utilizzato come strumento efficace per sradicare l’herpes virus dalle cellule umane.

Ci sono in totale otto tipi di herpes virus noti per infettare gli esseri umani. Una volta che una persona è infettata con uno o più di questi virus, essi restano silenti nelle cellule degli ospiti per tutta la vita e possono riattivarsi in qualsiasi momento e causare sintomi.

I ricercatori si sono concentrati su tre herpes virus: herpes simplex virus di tipo 1 (HSV-1), citomegalovirus umano (HCMV) e virus di Epstein-Barr (EBV).

HSV-1 è la causa di herpes labiale e cheratite da HSV, un’infezione della  cornea dell’occhio. HCMV può causare difetti alla nascita e EBV può causare la mononucleosi e alcuni tipi di cancro come il linfoma di Burkitt.

Applicando la tecnologia alle cellule del linfoma infettate con EBV, i ricercatori hanno scoperto che gli RNA guida (gRNAs) sono stati in grado di indirizzare alcune sequenze di DNA di EBV in fase latente e questo ha innescato lo sviluppo di mutazioni in queste regioni.

Queste mutazioni hanno causato la perdita della funzione di EBV e portato a instabilità del DNA virale.

Utilizzando due gRNAs specifici per indirizzare un gene fondamentale per la funzione di EBV, i ricercatori hanno scoperto che essi erano in grado di eliminare circa il 95% di EBV latente dalle cellule del linfoma.

I ricercatori hanno poi applicato CRISPR / Cas9 modificato alle cellule di linfoma infettate con HCMV, e hanno trovato che certi gRNAs hanno compromesso la replica di HCMV nelle cellule, durante la fase attiva.

Tuttavia, i ricercatori hanno anche identificato varianti di HCMV che sono riuscite a sfuggire alla tecnica di gene-editing, il che significa che CRISPR / Cas9 avrebbe bisogno di essere applicato a più siti di HCMV allo stesso tempo, per evitare l’insorgere di genomi HCMV resistenti.

Infine, i ricercatori hanno testato CRISPR / Cas9 sulle cellule di linfoma infettate con HSV-1. Nonostante la rapida replicazione di questo virus, il team ha trovato che alcuni gRNAs hanno ridotto la replica di HSV-1 in fase attiva.

Grazie alla combinazione di due gRNAs che sono stati in grado di indirizzare due geni HSV-1-correlati, il team è stato in grado di arrestare completamente la replica di HSV-1.
Tuttavia, durante la fase latente, i ricercatori hanno scoperto che erano in grado di utilizzare il sistema CRISPR / Cas9  per modificare il genoma di HSV-1.

Secondo i ricercatori Van Diemen e colleghi, i risultati del loro studio indicano che CRISPR / Cas9 è efficace per l’eradicazione della herpes virus.

Come funziona CRISPR / Cas9
La funzione biologica e l’importanza delle CRISPR sono state rivelate dalla scoperta dell’esistenza di un complesso di geni associati a tali sequenze, denominato Cas (contrazione di CRISPR-associated), in grado di codificare per presunte proteine di nucleasi ed elicasi, che sono enzimi in grado di tagliare il DNA. In questo modo, l’associazione CRISPR/Cas costituisce un sistema immunitario procariotico che conferisce resistenza nei confronti di elementi genetici estranei come plasmidi e fagi e provvede, quindi, a una sorta di immunità acquisita.

Le sequenze “distanziatrici” dei CRISPR riconoscono e tagliano questi elementi estranei con un meccanismo analogo all’RNA interference degli organismi eucariotici. Per queste sue caratteristiche, il sistema CRISPR/Cas è stato usato nell’ingegneria genetica (aggiungendo, rimuovendo o cambiando la sequenza di geni specifici) e per la regolazione genica di molte specie. Portando la proteina Cas9 e gli appropriati RNA guida (gRNA) nelle cellule, il genoma dell’organismo può essere tagliato in qualsiasi punto in maniera estremamente precisa e con una tecnica semplice che richiede attrezzature relativamente economiche. Inoltre, CRISPR è stato modificato per creare fattori di trascrizione programmabili che permettono di attivare o silenziare specifici geni.

Ferdy R. van Diemen et al., CRISPR/Cas9-Mediated Genome Editing of Herpesviruses Limits Productive and Latent Infections. PLOS Pathogens, 2016; 12 (6): e1005701 DOI: 10.1371/journal.ppat.1005701
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