CRISPR toglie il cromosoma 21 extra a cellule con Down in provetta

Un gruppo di ricerca della Mie University, in Giappone, ha usato lo strumento di editing genetico CRISPR-Cas9 per eliminare una delle tre copie del cromosoma 21 da cellule umane coltivate in laboratorio. Le cellule provengono da un bambino con trisomia 21, la configurazione genetica alla base della sindrome di Down. Lo studio è uscito il 18 febbraio 2025 su PNAS Nexus dopo revisione paritaria ed è tornato a circolare sui media internazionali in questi giorni.

La copia in più è sparita solo in una parte delle cellule trattate, tra il 13,1% e il 37,5% a seconda di come si conta, e l'esperimento resta in vitro su una sola linea cellulare. Lo studio non include prove su animali, embrioni o persone, e gli autori indicano sicurezza e metodi di consegna nell'organismo tra i passaggi ancora da affrontare.

Come si toglie una copia su tre

CRISPR-Cas9 taglia il DNA nei punti in cui la molecola guida trova una sequenza corrispondente. Qui le guide riconoscono sequenze presenti su una sola delle tre copie del cromosoma 21, una di origine materna scelta come bersaglio. Per trovarle il gruppo ha sequenziato il genoma della linea trisomica e di tre linee derivate, in ciascuna delle quali era già stata tolta una copia, ricavando oltre 15.000 sequenze esclusive della copia bersaglio. Colpire una sola copia evita di lasciare due cromosomi dello stesso genitore, con il rischio di alterare i geni soggetti a imprinting (attivi solo se ereditati da un genitore preciso).

Con 13 tagli nella parte terminale del braccio lungo (le ultime 5 Mb) la perdita del cromosoma cresce con il numero di tagli, dall'1,0% con un solo taglio al 13,1% con tredici. Il dato è misurato con sonde fluorescenti (FISH) sul totale delle cellule che hanno ricevuto il sistema. I metodi precedenti, che tagliano tutte e tre le copie, si sono fermati tra il 6,0% e l'8,1% e hanno lasciato in vita il 12,7% delle cellule rispetto al controllo, contro il 57,0% del metodo mirato. Spegnere per circa 48 ore due geni di riparazione del DNA (LIG4 e POLQ) ha moltiplicato la perdita in media per 1,78, e gli autori ipotizzano che i tagli non riparati favoriscano l'espulsione del cromosoma.

Tra i cloni isolati 30 giorni dopo il trattamento, 22 su 72 (30,6%) erano tornati a due copie, sempre con la perdita della copia bersaglio, contro 5 su 74 (6,8%) con il metodo non mirato. Il 37,5% ripreso dal comunicato dell'ateneo coincide con le 15 metafasi su 40 che il paper riporta nell'analisi del cariotipo, cioè l'immagine al microscopio dei cromosomi di una cellula in divisione. Il denominatore è quindi molto piccolo.

Cosa resta da dimostrare

Le cellule che hanno conservato la terza copia sono state comunque tagliate e riparate, e portano piccole mutazioni su quel cromosoma. Nelle cellule tornate a due copie, in 5 dei 13 siti bersaglio il sequenziamento ha mostrato rotture anche sulla copia sbagliata, e il genoma completo è stato letto solo in sei linee. Gli autori elencano questi punti tra i limiti e chiedono verifiche di riproducibilità e sicurezza.

Il campione è ristretto. Tutto parte da una linea di cellule staminali pluripotenti indotte (iPS) ricavata dalla pelle di un solo bambino di un anno, più i fibroblasti, cioè le cellule della pelle, della stessa persona. Nei fibroblasti la perdita è stata del 13,9%, mentre nelle cellule che non si dividevano è salita al 3,2% contro lo 0,4% del controllo. Neuroni e cellule gliali, tipi cellulari clinicamente rilevanti, non sono stati provati, e nelle iPS solo l'1,07% delle cellule ha ricevuto il sistema di taglio. Le terapie basate sull'editing genetico già in sperimentazione clinica intervengono invece su singoli geni e non su un cromosoma intero.

Nelle cellule tornate a due copie, 1.568 geni su 19.365 analizzati risultavano più attivi e 1.305 meno attivi rispetto alle cellule di partenza; il tempo di raddoppio era più breve e la produzione di specie reattive dell'ossigeno minore. Sono misure su cellule in coltura, che non dicono nulla sulle caratteristiche cliniche della sindrome. Il confronto con un dataset indipendente di cellule di gemelli monozigoti ha mostrato una sovrapposizione di circa un terzo dei geni (33,0% e 30,1%), che gli autori attribuiscono al peso del patrimonio genetico individuale. Come passi successivi indicano un tasso di eliminazione più alto, metodi che non spezzano il DNA e sistemi per portare lo strumento nelle cellule dell'organismo.

Domande frequenti

Perché il comunicato di Mie University è stato corretto?

Il 22 febbraio 2025 la Japan Down Syndrome Society ha inviato all'ateneo una richiesta formale per le espressioni negative verso le persone con sindrome di Down presenti nel comunicato del 19 febbraio. Il 27 febbraio l'università ha pubblicato una correzione, motivata da formulazioni che potevano generare fraintendimenti.