CRISPR/Cas9 VS Farmacoresistenza!

Da quando la metodica CRISPR/Cas9 è stata introdotta nell’ambito dell’ingegneria genetica, è stata utilizzata in numerosi esperimenti di attivazione o spegnimento di alcuni geni.
Questa tecnica potrebbe essere inoltre molto utile all’uomo per poter finalmente vincere l’eterna battaglia con i microrganismi: in questo modo, si potrebbe anche portare una specie all’estinzione, probabilità presa in considerazione per le zanzare Anofele, vettori di trasmissione della malaria.

Oggi, invece, ci occuperemo di come CRISPR/CAS9 sia stata adoperata contro un famigerato patogeno: Candida albicans (Fig.1).

Fig.1: Candida albicans

C. albicans è un parassita appartenente alla famiglia dei miceti ed è responsabile di un gruppo di patologie indicate con il termine generico di “candidosi”. Si tratta di un organismo dimorfico, che cioè si presenta in due forme: normalmente è un simbionte appartenente alla flora batterica e partecipa alla digestione degli zuccheri tramite un processo di fermentazione; nella forma patologica può invece provocare tosse e gravi infezioni sistemiche, appunto le “candidosi” (infezione vaginale, del cavo orale o della pelle).

Può diventare un agente patogeno molto aggressivo, soprattutto nei soggetti che abbiano già un sistema immunitario compromesso da malattie preesistenti o da terapie aggressive.

Un’altra problematica emersa negli ultimi anni è lo sviluppo di resistenza a svariati farmaci da parte di questo patogeno, oltre alla capacità di formare biofilm.

Dal punto di vista genetico, importante per la metodica scelta dal team di ricerca, siamo nel mondo degli eucarioti: C. albicans ha un genoma diploide, sono cioè presenti due copie di ogni cromosoma, quindi due copie di ogni gene.
La difficoltà è proprio in questo: i ricercatori dovrebbero eliminare contemporaneamente entrambe le copie per osservare gli effetti della totale assenza del gene. Inoltre molto spesso i geni svolgono ruoli simili e ridondanti in molti processi.

Lo studio è stato possibile grazie alla presenza di una forma aploide di C. albicans, molto rara e di recente scoperta, che può dare tramite accoppiamento la forma diploide.

Il team di ricerca del Wyss Institute dell’Università di Harvard ha utilizzato il sistema CRISPR/Cas9 su regioni di un dato gene presenti nella forma aploide. Dopo che l’enzima Cas9 ha tagliato il DNA nelle due regioni che fiancheggiano il gene (grazie alla presenza di un RNA guida), i meccanismi cellulari che saldano il DNA tagliato vanno ad aggiungere una sequenza differente (opportunamente scelta e studiata). Quando due funghi aploidi (uno ingegnerizzato e l’altro no) si accoppiano per formare organismi diploidi, l’unità genica che è stata aggiunta andrà a sostituire l’equivalente del gene nell’altro cromosoma, eliminando la versione originale dall’organismo (Fig.2).

 

Fig.2: Nell’immagine è possibile visualizzare l’esperimento: si osservano cellule di C. albicans cresciute su agar. Alcune sono colorate di rosa grazie alla presenza di un gene marcato che, in quelle rosso scuro, è stato eliminato con la tecnica CRISPR/Cas9.


Applicando il loro approccio alla delezione genica, i ricercatori sono stati in grado di identificare combinazioni di geni che agiscono sinergicamente nel determinare la resistenza ad alcuni farmaci o nell’avvio della formazione di biofilm.

Ad esempio sono stati eliminati geni che conferiscono resistenza ai farmaci (CDR1 e CDR2 o TPO3 e CDR2), simili come meccanismo ai geni codificanti per gli MDR (Multi Drug Resistence), e di conseguenza C. albicans è risultata altamente sensibile al Fluconazolo e ad altri farmaci antifungini.

Si è, perciò, scoperto un punto di vulnerabilità di questo patogeno che, in futuro, potrebbe portare alla sperimentazione di nuovi farmaci e/o terapie combinate.

Gli stessi ricercatori hanno, anche, pensato di poter applicare lo stesso approccio per altri patogeni fungini, come la nuova Candida auris, altamente resistente ai farmaci e che è già considerata una minaccia dai Centri per la prevenzione e il Controllo delle Malattie (CDC).

 

Emanuela Pasculli

Fonte:

Genetic Engineering and Biotechnology News

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