L’eradicazione dell’HIV: una cooperazione tra CRISPr-Cas9 e LASER ART

HIV, un mostro sacro della scienza

Stando ad una stima dell’UNAIDS, oltre 36,7 milioni di persone in tutto il mondo sono infettate dal virus dell’immunodeficienza umana di tipo 1 (HIV-1) ed ogni giorno lo contraggono più di 5000 individui .

Figura 1: Rappresentazione schematica della struttura dell’HIV.

Ma, essenzialmente, quali sono i punti cardine che rendono questo virus una vera e propria spaventosa macchina da guerra contro l’uomo?

  • Ambito diagnostico: dopo essere entrata in contatto con l’HIV, una persona può diventare sieropositiva (positiva al test per HIV), cominciare cioè a produrre anticorpi diretti specificamente contro il virus e rilevabili nel sangue con un semplice prelievo ematico. La sieropositività implica che l’infezione è in atto e che la persona stessa quindi può trasmettere il virus ad altre persone. Dov’è il problema? La comparsa degli anticorpi non è immediata. Il tempo che intercorre tra il momento del contagio e la positività al test HIV è detto “periodo finestra” e dura poche settimane, ma può estendersi anche fino a 3 mesi. Durante questo periodo, anche se la persona risulta ancora sieronegativa è comunque già in grado di trasmettere l’infezione.
  • Ambito clinico: dopo il contagio è possibile vivere per anni senza alcun sintomo e accorgersi dell’infezione solo al manifestarsi di una malattia. Sottoporsi al test HIV è, quindi, l’unico modo di scoprire l’infezione. Queste malattie vengono definite infatti “indicative di AIDS” ed alcune di queste possono ad esempio essere infezioni opportunistiche provocate da agenti eziologici (Toxoplasma gondii, Mycobacterium tubercolosis, Cytomegalovirus, ecc.,) che normalmente non infettano individui sani ma con un sistema immunitario compromesso come appunto nel quadro dell’infezione da HIV.  
  • Ambito della trasmissione: il virus dell’HIV può trasmettersi per via ematica, verticale (madre-figlio) ma soprattutto (ed infatti rappresenta la via più diffusa) sessuale, in rapporti non protetti dal preservativo.

Tutte queste caratteristiche fanno sì che il virus, già molto complesso di per sé da un punto di vista patogenetico, possa amplificare la sua forza diffondendosi a macchia d’olio tra la popolazione mondiale. Agli occhi della scienza ciò lo rende uno dei cosiddetti “mostri sacri” da sconfiggere.

Terapia antiretrovirale

La terapia per l’HIV ad oggi si basa sull’utilizzo di farmaci antiretrovirali. Negli ultimi anni sono state introdotte altre nuove classi di farmaci, tra cui:

  • gli inibitori della fusione, che bloccano l’ingresso dell’HIV nella cellula ospite impedendo la penetrazione del genoma virale nella cellula ospite.
  • gli inibitori della integrasi, che inibiscono l’integrazione del genoma dell’HIV nel Dna della cellula ospite, limitando così la replicazione virale.
  • gli inibitori del Ccr5, che inibiscono il recettore Ccr5 della cellula ospite, bloccando l’entrata del virus in questa.

I limiti

Anche in questo ambito però le limitazioni non mancano. L’HIV è un virus che facilmente riesce a mutare. Questa tendenza gli permette di sviluppare una resistenza ai farmaci e quindi eludere le terapie, proprio per questo motivo ad oggi si cerca di sottoporre ai pazienti, un vero e proprio cocktail di antiretrovirali (HAART) in maniera tale da ridurre al minimo la probabilità di sviluppare il suddetto fenomeno.

In aggiunta, la terapia antiretrovirale (ART) limita l’infezione ma non riesce a eliminare le copie integrate del DNA provirale dell’HIV-1 dal genoma ospite. Come tale, il virus persiste in uno stato latente all’interno di bacini infettivi; ed in questo modo la cessazione della ART porta facilmente alla riattivazione virale e alla progressione della malattia alla sindrome da immunodeficienza acquisita (AIDS). Pertanto, un problema importante per qualsiasi strategia curativa dell’HIV-1 è il mezzo per eliminare il DNA provirale integrato o le cellule che ospitano il virus senza reazioni citotossiche collaterali.

La LASER ART

In questo scenario, un gruppo di ricercatori capitanato da Kamel Khalili dalla Temple University di Philapelphia e dalla University of Nebraska Medical Center ha ideato un miglioramento della terapia, definita LASER ART.

Le proprietà della LASER ART sono una più lenta dissoluzione del farmaco, un aumento della lipofilia, il miglioramento della biodisponibilità e della tossicità fuori bersaglio grazie a modifiche chimiche dei farmaci stessi che vengono veicolati da nanoparticelle in grado di andare ad agire direttamente sui tessuti target dove il virus maggiormente va ad annidarsi e nascondersi in forma latente.

Questo meccanismo di azione influenza direttamente la frequenza della somministrazione di ART, riduce la comorbilità della malattia nei piccoli animali e fa sì che vengano mantenute delle efficaci concentrazioni di farmaci antiretrovirali nei reservoir virali del sangue e dei tessuti dal giorno alla settimana. In più, I macrofagi consentono l’assorbimento di quantità significative di cristalli di farmaci antiretrovirali intracellulari e controllano strettamente la replicazione virale in atto mediante il lento rilascio degli antiretrovirali ed il trasferimento a cellule T CD4 + adiacenti durante il contatto cellula-cellula o attraverso l’assunzione diretta.

Entra in gioco la CRISPR-Cas9

Tuttavia, seppur molto più raffinata, LASER ART da sola non può liberare l’ospite infetto dell’HIV-1 latente, a prescindere dal successo con cui i farmaci possono dimostrare di limitare l’infezione virale. È proprio qui che lo stesso gruppo di ricerca ha fatto la differenza. A questa terapia è stato parallelamente associato l’utilizzo della CRISPR-Cas9. Perché?  

Le basi dello studio

Questi ricercatori sostengono che l’uso delle strategie CRISPR-Cas9 sviluppate per l’eliminazione del DNA provirale dell’HIV-1 sia aiutato dal controllo ottimale della replicazione virale che porta a una prolungata latenza virale. A tal fine, la LASER ART che facilita l’inibizione prolungata della replicazione virale rappresenta il partner perfetto.

In questo studio è stato utilizzato un sistema di editing genetico già pubblicato dal medesimo gruppo in un articolo precedente (2016, vedi bibliografia), in cui la Cas9 veniva posta sotto il controllo del promotore della proteina Tat dell’HIV. Era stato dimostrato che l’attivazione funzionale di CRISPR/Cas9 da parte di Tat durante il corso dell’infezione virale eccitava il segmento designato del DNA virale integrato e di conseguenza sopprimeva l’espressione virale. Questa strategia è stata anche utilizzata in un modello di cellule T CD4 + latente dopo il trattamento con una varietà di agenti stimolanti l’HIV-1.

Quindi potremo definire questo nuovo studio come un upgrade che veramente potrebbe fare la storia della ricerca.

Un risultato sorprendente: L’eradicazione

Entrando nel particolare dell’esperimento, l’associazione tra LASER ART e CRISPr-Cas9 è stata provata su un gruppo di 30 topi umanizzati infettati dal virus ed il risultato è stato davvero promettente. Un terzo dei topi presentavano l’eradicazione del virus sia dalle cellule che dai tessuti, mentre lo stesso risultato non è stato ottenuto con la terapia LASER ART o CRISPr- Cas9 da sola.

Il commento di uno degli autori dello studio è stato: “Ora, abbiamo un percorso chiaro in cui muoverci per realizzare trial in primati non umani e possibilmente trial clinici in pazienti all’interno di un anno”. Un risultato davvero importante e mai ottenuto contro questo mostro sacro della scienza che speriamo continui a farsi strada in questo modo.

Ora è il vostro turno

Ora però tocca anche a voi, che state leggendo.

La lotta contro queste malattie non si attua solo nei laboratori, tra eppendorf, strategie e pipette, non si attua solo con il comprendere i meccanismi patogenetici e le terapie, non si attua solo con lo studio e le innovazioni tecnologiche, ma si attua anche nella quotidianità e nella sensibilizzazione. Si attua anche nel nostro piccolo mondo, tra le mura della nostra casa, la cosiddetta prevenzione. Per questo motivo ora tocca anche a voi, fatelo protetto.

Ilaria Bellini

Vi consigliamo la visione e la lettura dei seguenti articoli:

Fonti:

Informazioni su Ilaria Bellini 14 Articoli
Laureata in biologia presso l'università di Perugia, sto per conseguire la seconda laurea specialistica in biotecnologie mediche. Come è facilmente intuibile dalla mia carriera universitaria sono affascinata dall'uomo e da tutto ciò che possa eludere i suoi meccanismi così finemente perfetti (o forse no?). La mia passione principale sono i virus ed i batteri.

Commenta per primo

Rispondi