Terapia genica
Terapia
che consiste nell’introdurre uno o più geni in cellule somatiche (cellule del
corpo non riproduttive), del paziente, allo scopo di sostituirvi geni non
funzionanti. Attualmente, l’impiego di questo tipo di trattamento è limitato
ad alcune sperimentazioni cliniche, alcune delle quale hanno già condotto a
risultati positivi. Nella terapia genica si ripongono molte speranze per la cura
di gravi malattie genetiche, come la fibrosi cistica, varie forme di
immunodeficienza o l’ipercolesterolemia familiare. Il suo sviluppo è legato a
una sempre maggiore conoscenza del patrimonio genetico umano; in tal senso, è
diffusa la convinzione che il completamento del Progetto Genoma Umano permetterà,
in tempi più o meno lunghi, la messa a punto di nuove strategie di terapia
genica.
TECNICHE
L’identificazione
dei geni portatori di anomalie si avvale di tecniche proprie della biologia
molecolare e dell’ingegneria genetica, come il sequenziamento del DNA
(identificazione della sequenza delle basi azotate che formano le molecole di
acido nucleico), la mappatura genica (localizzazione della posizione dei geni
nei cromosomi), la clonazione dei frammenti di DNA e la reazione a catena della
polimerasi (PCR).
Per
inserire un determinato gene nelle cellule umane, vengono utilizzate varie
tecniche.
Iniezione
diretta di DNA
Una
tecnica consiste nella microiniezione diretta del DNA estraneo direttamente nel
nucleo della cellula, mediante una micropipetta (metodo relativamente rapido, ma
non sempre molto efficiente; la micropipetta rischia in molti casi di rompere la
cellula ospite). Lo scopo è di rendere le cellule che verranno poi impiantate
nel paziente, funzionanti, ovvero dotate di geni normali e, quindi, capaci di
controllare la sintesi delle proteine necessarie all’organismo, delle quali il
paziente è deficitario.
Trattamento
delle cellule in soluzione di fosfato di calcio
Un’altra
tecnica si basa sulla immersione delle cellule riceventi in una soluzione di
fosfato di calcio contenente i geni da integrare; ciò permette la penetrazione
dei geni all’interno della cellula fino al nucleo; l’integrazione dei geni
non sempre ha successo.
Impiego
di retrovirus
Una
terza metodica consiste nell’inserimento del frammento di DNA contenente i
geni estranei, all’interno di un virus-vettore, capace di introdursi nelle
cellule riceventi e di iniettare nel nucleo di queste il frammento stesso. I
virus più utilizzati a tale scopo appartengono al gruppo dei retrovirus; tali
agenti infettivi permettono l’inserimento dei geni in siti prescelti del
genoma dell’organismo ricevente, e la possibilità di trattare
contemporaneamente un elevato numero di cellule; ciò aumenta le probabilità di
successo dell’operazione. Lo svantaggio principale nell’impiego di virus è
dovuto al fatto che risulta efficace solo su cellule in fase di mitosi (cioè,
durante la divisione cellulare); pertanto, questa tecnica non può essere
applicata a tessuti le cui cellule, dopo essersi differenziate nel corso dello
sviluppo dell’organismo, hanno perso la capacità di dividersi (come le
cellule del cervello), o la possiedono in misura molto ridotta (ad esempio,
cellule dei muscoli e del fegato). Attualmente, il virus più comunemente usato
è il virus della leucemia di Moloney, agente patogeno responsabile di una
particolare forma di leucemia del topo.
Impiego di adenovirus
Anche
i virus appartenenti a un altro gruppo, gli adenovirus, possono essere applicati
alla terapia genica. Possono agire da vettori anche su cellule che non si
trovano in fase di mitosi e, una volta che siano stati modificati con i geni
umani che si intende trasferire alle cellule del paziente, possono essere
moltiplicati rapidamente in grandi quantità. Tuttavia, le cellule trattate con
adenovirus (e, dunque, contenenti il gene estraneo) possono diventare il
bersaglio del sistema immunitario dell’organismo ricevente, ed essere
distrutte; inoltre, tali cellule sembrano avere una funzionalità limitata nel
tempo, e devono pertanto essere sostituite con nuove cellule modificate.
L’INIZIO DELLA SPERIMENTAZIONE CLINICA
La prima terapia genica su un essere umano
La
prima applicazione di terapia genica su un essere umano nel corso di un clinical
trial (sperimentazione clinica) risale al 1990; fu effettuata presso i
National Institutes of Health di Bethesda, nel Maryland, su una bambina di
quattro anni colpita da una particolare forma di immunodeficienza combinata, la
ADA. Questa malattia è legata alla carenza dell’enzima adenosina-deaminasi,
causata da un difetto nel gene che codifica per la sintesi della proteina
enzimatica. Alcuni linfociti T portatori del gene difettoso vennero infettati in
vitro da un retrovirus in cui era stato inserito il gene umano sano; nel
patrimonio genetico dei linfociti vi fu l’integrazione di quello virale e,
quindi, del gene umano sano. La paziente fu sottoposta per due anni a iniezioni
mensili di linfociti T così trattati. L’avvio della ricerca fu reso noto nel
1991 dai ricercatori Michael Blaese e French Anderson e altri; quattro anni
dopo, nel 1995, gli stessi verificarono che la funzionalità dei geni sani
integrati persisteva, e che il numero di linfociti T si era normalizzato.
Una sperimentazione italiana
Nel
1995 anche in Italia, a opera di un gruppo di ricerca dell’Ospedale San
Raffaele di Milano, furono pubblicati i risultati di una sperimentazione analoga
operata su due malati di immunodeficienza ADA. Due tipi di retrovirus furono
impiegati come vettori per trasferire il gene sano in cellule di midollo osseo e
di linfociti T. Dopo due anni, fu dimostrata la presenza nei pazienti di
linfociti vitali di tipo T e B, di cellule di midollo osseo e di granulociti,
oltre a una attività enzimatica che lasciava presagire un esito favorevole
della terapia applicata.
Il primo successo: terapia contro la SCID
Presso
l’ospedale Necker di Parigi, nel 1999 la terapia genica è stata sperimentata
su due bambini di otto e undici mesi affetti da immunodeficienza combinata grave
o SCID (Severe Combined Immunodeficiency-X1). Questa malattia genetica è legata
al cromosoma sessuale X, e si caratterizza per la mancata maturazione dei
linfociti T e NT (natural killer); ciò comporta gravi carenze
immunitarie. Nella sperimentazione è stato impiegato come vettore il retrovirus
della leucemia di Moloney, mediante il quale geni sani sono stati integrati in
vitro nel patrimonio genetico di linfociti T-CD34 (la cui membrana cellulare,
cioè, presenta particolari recettori contraddistinti da questa sigla); i
linfociti sono poi stati reintrodotti nel corpo dei pazienti. Dopo dieci mesi,
si è riscontrato il ripristino della risposta immunitaria; la conta dei
linfociti ha evidenziato valori paragonabili a quelli di soggetti sani della
stessa età. Il positivo risultato della sperimentazione, reso noto
nell’aprile 2000 da Marina Cavazzana-Calvo, Alain Fischer e altri ricercatori,
viene considerato il primo successo effettivo della terapia genica; infatti, i
bambini trattati hanno evitato la chemioterapia e hanno fatto ritorno a una vita
pressoché normale.
Insuccessi e altre sperimentazioni
Nell’ottobre
del 1999 un giovane paziente, Jesse Gelsinger, partecipante volontario a una
sperimentazione di terapia genica, è morto in seguito a complicazioni epatiche;
in seguito, si è osservato che alcuni pazienti sottoposti a questo tipo di
trattamento erano colpiti da sintomi più o meno seri, come disturbi di
coagulazione e di pressione sanguigna. All’incirca nello stesso periodo, ha
avuto inizio una sperimentazione su un paziente affetto da distrofia muscolare,
guidata dal medico Jerry Mendell presso l’Ohio State University Medical Center
di Columbus. In questo caso, il paziente è stato sottoposto a un’iniezione in
un muscolo del piede, di cellule muscolari in cui è stato integrato il gene che
controlla la sintesi di una specifica proteina necessaria al funzionamento della
muscolatura scheletrica. Altre sperimentazioni sono in atto; fra l’altro, si
ritiene che la terapia genica possa essere adottata anche per prevenire il
fenomeno del rigetto nei pazienti che hanno subito un trapianto di tessuto o di
organo; in altri termini, si potrebbe introdurre nell’organismo geni capaci di
prevenire il rigetto, come quelli che controllano la sintesi di citochine
immunosoppressive.
Le
ampie potenzialità della terapia genica e, d’altra parte, i possibili
pericoli insiti in questa tecnica, rendono necessaria una cauta valutazione dei
soggetti da trattare e una precisa regolamentazione giuridica e bioetica della
materia.
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