La nuova tecnologia di editing genico crispra aiuta a trovare i geni che svolgono un ruolo nelle cellule immunitarie

La nuova tecnologia di editing genico crispra aiuta a trovare i geni che svolgono un ruolo nelle cellule immunitarie

La tecnologia di editing genico CRISPR è diventata un potente strumento per eliminare o modificare sequenze di DNA e studiarne gli effetti. Ora, i ricercatori del Gladstone Institute e dell'UCSF dell'Università della California di San Francisco hanno scelto il sistema CRISPR cas9 per attivare forzatamente i geni nelle cellule immunitarie umane piuttosto che modificarli. Questo metodo, chiamato crispra, attivazione CRISPR, consente di individuare i geni che svolgono un ruolo nella biologia delle cellule immunitarie in modo più approfondito e rapido rispetto al passato.

Si tratta di una scoperta entusiasmante che accelererà la ricerca sull'immunoterapia. Questi esperimenti con crispra hanno creato una nuova prospettiva applicativa per capire quali geni svolgono un ruolo importante in ogni funzione delle cellule immunitarie. A sua volta, questo ci fornirà una nuova comprensione di come modificare geneticamente le cellule immunitarie per diventare un trattamento per il cancro e le malattie autoimmuni.

Pubblicata sulla rivista Science, questa è la prima volta che la crispra è stata utilizzata con successo su larga scala in cellule umane primarie, isolate direttamente dall'uomo.

Gli scienziati hanno attivato ogni gene in diversi genomi cellulari e hanno testato quasi 20000 geni in parallelo. Questo permette di capire rapidamente quali geni forniscono la leva più potente per riprogrammare le regole di funzionamento delle cellule, il che potrebbe portare a un'immunoterapia più potente.

Il sistema di editing del genoma CRISPR cas9 si basa sulla proteina cas9, comunemente descritta come "forbice molecolare", per tagliare il DNA nella posizione richiesta del genoma.

I ricercatori usano tipicamente le forbici mirate di CRISPR per rimuovere o eliminare selettivamente i geni da vari tipi di cellule immunitarie umane, comprese le cellule T regolatorie e i monociti.

L'eliminazione dei geni è molto utile per comprendere le conoscenze di base della funzione delle cellule immunitarie, ma l'eliminazione da sola può mancare il posizionamento preciso di alcuni geni davvero fondamentali.

In particolare, l'eliminazione di un gene non ci dice cosa succede se lo si rende più attivo.

Pertanto, i ricercatori si sono rivolti a crispra. In crispra, la proteina cas9 cambia in modo da non poter più tagliare il DNA. Gli scienziati possono invece collegare alla proteina cas9 un attivatore, un interruttore molecolare, in modo che quando si lega a un gene lo attivi. In alternativa, possono collegare un repressore, un interruttore "off", alla proteina cas9 per spegnere il gene, ottenendo così risultati simili a quelli ottenuti con un tipico metodo di eliminazione (chiamato crispri per interferenza CRISPR).

I linfociti T sono una specie di globuli bianchi, uno dei mediatori chiave dell'immunità umana; non solo colpiscono i patogeni invasori, ma guidano anche altre cellule immunitarie ad aumentare o diminuire la loro risposta agli invasori o alle cellule tumorali. Questa trasmissione di informazioni avviene attraverso la produzione di molecole segnale chiamate citochine. Diversi tipi di cellule T producono diverse librerie di citochine e diverse citochine o miscele di citochine hanno effetti diversi sulla risposta immunitaria.

Il controllo delle citochine delle cellule T fornirà nuove opportunità per rimodellare l'intera risposta immunitaria in una varietà di ambienti patologici diversi. Ma i ricercatori non sanno esattamente quali geni controllano quali citochine.

Questo lavoro consente ai ricercatori di Cris di essere più efficienti che mai nella prima e nella nuova generazione di Cris.

Questa maggiore efficienza nel consegnare le macchine crispra o crispri nelle cellule è fondamentale per gli esperimenti sull'intero genoma e per accelerare le scoperte.

Il team ha quindi utilizzato questi metodi per attivare o inattivare quasi 20000 geni in cellule T umane isolate direttamente da diversi volontari sani. Hanno esaminato i cambiamenti nella produzione di citochine nelle cellule risultanti e si sono concentrati su centinaia di geni che agiscono come regolatori chiave delle citochine, compresi alcuni che non erano mai stati trovati nello screening knockout.

Questi studi hanno dimostrato l'accuratezza e la scalabilità della tecnologia nelle cellule T umane e i ricercatori hanno presto compreso le regole di quali geni possono essere attivati per regolare determinati livelli di citochine.

Per trattare alcuni tipi di cancro, i medici utilizzano sempre più spesso la terapia cellulare car-t, in cui le cellule T vengono prelevate dai pazienti, ingegnerizzate in laboratorio per colpire le cellule tumorali e poi iniettate. Migliorare la capacità antitumorale delle cellule T, ad esempio modificando la produzione di citochine, può rendere più efficace la terapia cellulare.

La tecnologia Crispra è il linguaggio molecolare di base, che può essere utilizzato per progettare le cellule T e far sì che abbiano caratteristiche molto precise.

Il laboratorio di Marson sta ora studiando alcuni dei singoli geni esaminati e sta cercando di utilizzare ulteriormente crispra e crispri per trovare geni che controllano altre caratteristiche chiave delle cellule immunitarie umane.

In collaborazione con l'Istituto Gladstone UCSF di immunologia genomica, l'Istituto di genomica innovativa e il programma di terapia della vita dell'UCSF, il team di ricerca spera ora di utilizzare il nuovo manuale di guida per creare programmi genici sintetici che possano essere ingegnerizzati nella prossima generazione di immunoterapia cellulare attraverso CRISPR per trattare una varietà di malattie.