Le forbici geniche in modalità mimetica aiutano nella ricerca di terapie contro il cancro
Scoperti geni trascurati per la formazione di metastasi
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Le forbici genetiche CRISPR sono di uso limitato per individuare i geni che causano il cancro negli animali, perché il metodo interferisce con il loro sistema immunitario. I ricercatori del Politecnico di Zurigo, tuttavia, hanno ora dimostrato che è possibile mettere in atto alcuni trucchi per rendere le forbici geniche invisibili alle cellule immunitarie.
Il sistema immunitario svolge un ruolo cruciale nella lotta contro i tumori e le metastasi. Di conseguenza, è decisivo condurre la ricerca sul cancro in modelli murini con un sistema immunitario il più naturale possibile, il che è più facile a dirsi che a farsi.
Grazie alla tecnologia CRISPR/Cas9, i ricercatori possono creare rapidamente un pool di centinaia di cellule tumorali, ciascuna con un gene diverso disattivato. Quando vengono trapiantate nei topi, si scopre quale di questi geni silenziati influenza lo sviluppo e la diffusione del cancro. Grazie a questi screening CRISPR, gli scienziati sono in grado di identificare approcci preziosi per lo sviluppo di nuove terapie.
Ma il metodo ha un problema. I componenti di CRISPR/Cas9 provengono principalmente da batteri, per cui vengono riconosciuti come estranei dal sistema immunitario dei topi e attaccati. I ricercatori sospettano che questa reazione distorca i risultati degli screening CRISPR.
Il gruppo di ricerca guidato da Nicola Aceto, professore di oncologia molecolare al Politecnico di Zurigo, ha ora dimostrato per la prima volta in modo dettagliato che questo è effettivamente il caso. Allo stesso tempo, il team ha presentato un'elegante soluzione al problema: una strategia speciale che pone una sorta di mantello molecolare su CRISPR/Cas9, rendendolo invisibile al sistema immunitario. I risultati sono stati appena pubblicati sulla rivista Cell.
I componenti batterici interferiscono
Inizialmente, i ricercatori hanno utilizzato modelli murini ben caratterizzati di vari tipi di cancro per studiare l'effetto dei componenti batterici di CRISPR/Cas9 sulla formazione di tumori e metastasi.
Hanno scoperto che le cellule tumorali impiantate nei topi venivano respinte più spesso ed erano geneticamente meno eterogenee in presenza dei componenti di CRISPR/Cas9. Inoltre, si sono formate meno metastasi. Di conseguenza, la risposta del sistema immunitario ha impedito la normale progressione del cancro nei modelli animali. "Siamo rimasti sorpresi di quanto questo possa distorcere in modo significativo i risultati degli screening CRISPR", ha dichiarato Massimo Saini, primo autore dello studio e ETH Pioneer Fellow del gruppo di Aceto.
Mantello di invisibilità per gli schermi
In risposta a questa situazione, il team dell'ETH ha ora sviluppato un metodo alternativo per gli screening CRISPR/Cas9 che non scatena praticamente alcuna risposta immunitaria. Per ottenere questo risultato, i ricercatori hanno esposto le cellule tumorali al gene batterico Cas9 solo temporaneamente. Inoltre, hanno sviluppato un metodo per isolare solo le cellule tumorali in cui un gene era stato silenziato con successo. Queste cellule non contenevano più Cas9 o altri elementi che potessero scatenare una risposta immunitaria.
Hanno anche scambiato i cosiddetti geni reporter. Si tratta di geni che vengono incorporati nel materiale genetico delle cellule tumorali negli schermi CRISPR al posto dei geni silenziati. Successivamente, il prodotto di questi geni consente ai ricercatori di tracciare le cellule tumorali modificate nei topi. Invece dei classici geni reporter, che provengono da vari organismi, viene ora utilizzato un nuovo gene il cui prodotto differisce solo minimamente da una proteina prodotta naturalmente nei topi. Questo gli permette di volare sotto il radar, per così dire, e di non essere individuato dal sistema immunitario.
"Abbiamo sviluppato un metodo per eseguire screening CRISPR in topi con sistema immunitario intatto, senza incorrere in effetti collaterali indesiderati", riassume il Prof. Aceto. L'aspetto ingegnoso è che il sistema è versatile e può essere utilizzato anche in topi umanizzati, ossia animali con un sistema immunitario umano. "È quanto di più vicino ai pazienti oncologici si possa ottenere". Inoltre, il mantello di invisibilità delle forbici geniche è adatto anche per applicazioni nella medicina personalizzata o per la ricerca sulle malattie autoimmuni.
"Con questo sistema, stiamo raggiungendo un nuovo livello di precisione e, cosa particolarmente significativa per noi, siamo in grado di scoprire nuovi bersagli per le terapie", afferma Saini.
Scoperti geni trascurati per la formazione di metastasi
Il team ha già effettuato uno screening CRISPR con la versione occultata delle forbici geniche e ha ottenuto un risultato molto promettente: il silenziamento di due geni chiamati AMH e AMHR2 ha ridotto drasticamente il numero di metastasi in un modello murino di cancro al seno.
Ulteriori indagini hanno dimostrato che la via di segnalazione in cui sono coinvolti questi due geni è clinicamente rilevante. Ad esempio, la valutazione dei dati dei pazienti ha rivelato che alti livelli di proteina AMH nel tumore sono associati a recidive più frequenti e a una maggiore mortalità nel cancro al seno. Di conseguenza, la coppia di geni AMH/AMHR2 rappresenta un nuovo approccio alla lotta contro le metastasi.
"L'importanza di questa via di segnalazione è stata sottovalutata", afferma Aceto. "Grazie a CRISPR in modalità stealth, siamo ora in grado di scoprire connessioni che prima erano nascoste".
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
Pubblicazione originale
Massimo Saini, Francesc Castro-Giner, Adriana Hotz, Magdalena K. Sznurkowska, Manuel Nüesch, François M. Cuenot, Selina Budinjas, Gilles Bilfeld, Ece Su Ildız, Karin Strittmatter, Ilona Krol, Zoi Diamantopoulou, Aino Paasinen-Sohns, Maria Waldmeier, Rafaela Cássio, Susanne Kreutzer, Zacharias Kontarakis, Ana Gvozdenovic, Nicola Aceto; "StealTHY: An immunogen-free CRISPR platform to expose concealed metastasis regulators in immunocompetent models"; Cell
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