Nuova strategia con tRna soppressori (sup-tRna) per correggere le mutazioni nonsenso nelle malattie genetiche

Una nuova strategia terapeutica basata sui tRna (Rna transfer) – molecole coinvolte nella sintesi delle proteine – potrebbe aprire una strada comune per diverse malattie genetiche causate da mutazioni nonsenso. Si tratta di alterazioni del Dna che introducono un segnale di stop prematuro nelle istruzioni necessarie a produrre una proteina. Il risultato è una proteina tronca o l’assenza della proteina funzionale.

Il lavoro, condotto da ricercatori dell’Università di Toronto, è stato pubblicato su Science.  “Questo lavoro definisce una piattaforma sup-tRNA chimicamente modificata e somministrata in modo non virale per il recupero da mutazioni nonsenso responsabili di malattie” scrivono i ricercatori. “I risultati offrono spunti ingegneristici ampiamente applicabili per il futuro sviluppo di farmaci a base di tRna”.

Il ruolo dei tRna

Nel dettaglio, i ricercatori hanno sviluppato tRna soppressori (sup-tRna) ingegnerizzati per riconoscere i segnali di stop prematuri e inserire un amminoacido, consentendo alla cellula di proseguire la produzione della proteina.

L’idea è intervenire quindi non direttamente sul Dna, ma sul processo di produzione della proteina. Le mutazioni nonsenso rappresentano una quota relativamente piccola delle malattie genetiche ereditarie, ma sono coinvolte in migliaia di condizioni, comprese alcune forme di fibrosi cistica e di malattie muscolari e neurologiche. Inoltre, queste mutazioni determinano sempre uno dei soli tre possibili codoni di stop, aprendo alla possibilità di sviluppare una strategia comune per alterazioni presenti in geni diversi.

La strategia canadese

Uno dei principali ostacoli allo sviluppo terapeutico dei tRna è stata finora la loro attività insufficiente e la difficoltà di portarli nelle cellule bersaglio. Il team guidato da Bowen Li ha quindi modificato chimicamente le molecole per aumentarne l’attività e la durata e le ha incapsulate in nanoparticelle lipidiche progettate specificamente per il trasporto del tRna.

Per intervenire sulla fibrosi cistica, le nanoparticelle sono state sviluppate per raggiungere i polmoni attraverso l’inalazione. La piattaforma è stata testata su cellule delle vie aeree, modelli animali e organoidi ottenuti da cellule di pazienti.

Proteina Cftr ripristinata

Nei modelli di fibrosi cistica con mutazioni nonsenso, il trattamento ha permesso di ripristinare la produzione della proteina Cftr a lunghezza completa e funzionale. Nelle cellule delle vie aeree umane la proteina è rimasta presente per oltre 40 giorni.

I ricercatori hanno inoltre osservato un possibile effetto di combinazione con i farmaci già utilizzati nella fibrosi cistica. In organoidi derivati da un paziente con quattro mutazioni del gene Cftr, due delle quali nonsenso, il tRna modificato ha ripristinato la produzione della proteina rendendo le cellule sensibili anche a Trikafta, un modulatore di Cftr.

Una piattaforma, molte malattie

Il risultato è ancora in fase preclinica e la traduzione nell’uomo richiederà ulteriori studi. La prospettiva, tuttavia, va oltre la fibrosi cistica. “Lo stesso tipo di segnale di stop prematuro può presentarsi in molti geni diversi, causando malattie che colpiscono polmoni, cervello, muscoli e altri tessuti”, spiega Li.

“Il nostro obiettivo a lungo termine è sviluppare farmaci a base di tRna che riconoscano questi segnali di stop comuni, in modo che una singola strategia terapeutica possa essere potenzialmente applicata a molte malattie genetiche diverse”.