Un imponente nuovo progetto di modifica genica è pronto per schiacciare l'Alzheimer

Quando si tratta di Alzheimer contro scienza, la scienza è dalla parte dei perdenti.

L'Alzheimer è crudele nel modo più insidioso. Il disturbo si insinua in alcuni cervelli che invecchiano, consumando gradualmente la loro capacità di pensare e ragionare, riducendo la loro presa sui ricordi e sulla realtà. Con l'invecchiamento della popolazione mondiale, l'Alzheimer sta rialzando la sua brutta testa a un ritmo scioccante. E nonostante decenni di ricerca, non abbiamo alcun trattamento, per non parlare di una cura.

Troppo deprimente? Il National Institutes of Health (NIH) è d'accordo. Nel uno dei progetti più ambiziosi in biologia, il NIH sta invitando i ricercatori di Alzheimer e cellule staminali a riunirsi il più grande progetto di editing del genoma mai concepito.

L'idea è semplice: decenni di ricerca hanno scoperto alcuni geni che sembrano aumentare le possibilità di Alzheimer e altre demenze. I numeri vanno da centinaia. Capire come ciascuno si connette o influenza l'altro, se non del tutto, richiede anni di ricerca nei singoli laboratori. E se gli scienziati si unissero, attingessero a una risorsa condivisa e risolvessero collettivamente il caso del motivo per cui l'Alzheimer si verifica in primo luogo?

L'arma segreta dell'iniziativa sono le cellule staminali pluripotenti indotte, o iPSC. Simili alla maggior parte delle cellule staminali, hanno la capacità di trasformarsi in qualsiasi cosa: un genio cellulare, se vuoi. Le iPSC rinascono da normali cellule adulte, come le cellule della pelle. Quando vengono trasformati in una cellula cerebrale, tuttavia, portano i geni originali del loro donatore, il che significa che ospitano l'eredità genetica della persona originale, ad esempio, la sua possibilità di sviluppare l'Alzheimer in primo luogo. E se introducessimo geni correlati all'Alzheimer in queste cellule staminali rinate e osservassimo come si comportano?

Studiando questi iPSC, potremmo essere in grado di seguire gli indizi che portano alle cause genetiche di Alzheimer e altre demenze, aprendo la strada alle terapie geniche per stroncarle sul nascere.

L'iPSC Neurodegenerative Disease Initiative (iNDI) è pronta a fare proprio questo. Il progetto mira a "stimolare, accelerare e sostenere la ricerca che porterà allo sviluppo di migliori trattamenti e prevenzione per queste malattie", il NIH disse. Tutti i set di dati risultanti saranno condivisi apertamente online, affinché chiunque possa estrarli e interpretarli.

In un linguaggio semplice? Lanciamo tutte le nostre nuove superstar biotecnologiche con CRISPR in prima linea, in uno sforzo concertato contro l'Alzheimer, per ottenere finalmente il sopravvento. È un momento di "Vendicatori, riuniti" verso uno dei nostri nemici più duri, uno che cerca di distruggere le nostre menti dall'interno.

Il nemico silenzioso

La malattia di Alzheimer è stata riconosciuta per la prima volta all'inizio del 1900. Da allora, gli scienziati si sono sforzati di trovare la causa che fa sprecare il cervello.

L'idea più importante oggi è l'ipotesi dell'amiloide. Immagina un film dell'orrore all'interno di una casa infestata con fantasmi che gradualmente si intensificano nella loro ossessione. Questo è l'orrore dell'amiloide: una proteina che si accumula gradualmente ma silenziosamente all'interno di un neurone, "la casa", spogliandolo alla fine della sua normale funzione e portando alla morte di qualsiasi cosa al suo interno. Studi successivi hanno anche trovato altre proteine ​​tossiche che si aggirano all'esterno della "casa" dei neuroni che avvelenano gradualmente gli inquilini molecolari all'interno.

Per decenni gli scienziati hanno pensato che l'approccio migliore per sconfiggere questi fantasmi fosse un "esorcismo", ovvero sbarazzarsi di queste proteine ​​tossiche. Eppure, processo dopo processo, fallirono. Il tasso di fallimento del trattamento per l'Alzheimer - finora, il 100 percento - ha portato alcuni a chiamare gli sforzi di trattamento un "cimitero dei sogni".

È abbastanza ovvio che abbiamo bisogno di nuove idee.

Entra CRISPR

Qualche anno fa, due hotshots sono entrati in città. Uno è CRISPR, il miracoloso tiratore scelto genetico che può tagliare, inserire o scambiare uno o due geni (o più). L'altro sono iPSC, cellule staminali pluripotenti indotte, che “rinascono” da cellule adulte attraverso un bagno chimico.

I due insieme possono emulare la demenza 2.0 in un piatto.

Ad esempio, utilizzando CRISPR, gli scienziati possono facilmente inserire geni correlati all'Alzheimer, o alla sua protezione, in un iPSC, da un donatore sano o da qualcuno ad alto rischio di demenza, e osservare cosa succede. Una cellula cerebrale è come un'area metropolitana ronzante, con proteine ​​e altre molecole che sfrecciano intorno. L'aggiunta di una dose di geni pro-Alzheimer, ad esempio, potrebbe bloccare il traffico con gunk, portando gli scienziati a capire come quei geni si inseriscono nel quadro più ampio dell'Alzheimer. Per gli appassionati di cinema là fuori, è come aggiungere in una cellula un gene per Godzilla e un altro per King Kong. Sai che entrambi potrebbero rovinare le cose, ma solo guardando cosa succede in una cella puoi sapere con certezza.

I singoli laboratori hanno provato l'approccio da quando sono stati inventati gli iPSC, ma c'è un problema. Poiché le iPSC ereditano la "linea di base" genetica di una persona, è davvero difficile per gli scienziati di diversi laboratori valutare se un gene stia causando l'Alzheimer o se fosse solo un colpo di fortuna a causa del particolare corredo genetico del donatore.

Il nuovo piano iNDI cerca di standardizzare tutto. Utilizzando CRISPR, aggiungeranno più di 100 geni legati all'Alzheimer e alle demenze correlate in iPSC da un'ampia varietà di donatori sani etnicamente diversi. Il risultato è un enorme progetto di ingegneria genomica, che porta a un'intera libreria di cellule clonate che trasportano mutazioni che potrebbero portare all'Alzheimer.

In altre parole, piuttosto che studiare le cellule di persone con Alzheimer, proviamo a dare a cellule cerebrali normali e sane l'Alzheimer iniettando loro i geni che potrebbero contribuire al disturbo. Se si visualizzano i geni come codice software, è possibile inserire codice che potenzialmente guida l'Alzheimer in quelle cellule attraverso l'editing genetico. Esegui il programma e sarai in grado di osservare come si comportano i neuroni.

Il progetto si articola in due fasi. Il primo si concentra sulle celle di ingegneria di massa modificate con CRISPR. Il secondo sta analizzando a fondo queste cellule risultanti: ad esempio, la loro genetica, come si attivano i loro geni, che tipo di proteine ​​trasportano, come interagiscono queste proteine ​​e così via.

"Progettando mutazioni che causano malattie in una serie di iPSC ben caratterizzati e geneticamente diversi, il progetto è progettato per garantire la riproducibilità dei dati tra i laboratori e per esplorare l'effetto della variazione naturale nella demenza", disse Dr. Bill Skarnes, direttore dell'ingegneria cellulare al Jackson Laboratory e leader del progetto.

Un martello contro l'Alzheimer

iNDI è il tipo di iniziativa che è possibile solo con il nostro recente impulso alla biotecnologia. Progettare centinaia di cellule legate all'Alzheimer e condividerle con gli scienziati di tutto il mondo era un sogno irrealizzabile solo due decenni fa.

Per essere chiari, il progetto non genera solo singole celle. Utilizza CRISPR per creare linee cellulari o intere linee di cellule con il gene dell'Alzheimer che possono passare alla generazione successiva. E questo è il loro potere: possono essere condivisi con i laboratori di tutto il mondo, per approfondire ulteriormente i geni che potrebbero avere il maggiore impatto sulla malattia. La fase due dell'iNDI è ancora più potente, in quanto scava nel funzionamento interno di queste cellule per generare un "codice cheat", un foglio di come si comportano i loro geni e proteine.

Insieme, il progetto svolge il duro lavoro di costruire un universo di cellule correlate all'Alzheimer, ciascuna dotata di un gene che potrebbe avere un impatto sulla demenza. "È probabile che questi tipi di analisi integrative conducano a scoperte interessanti e attuabili che nessun approccio sarebbe in grado di apprendere da solo", hanno scritto gli autori. Fornisce la "migliore possibilità di comprendere veramente" l'Alzheimer e le malattie correlate e "possibilità di trattamento promettenti".

Immagine di credito: Gerd Altmann da Pixabay

Fonte: https://singularityhub.com/2021/04/13/a-massive-new-gene-editing-project-is-out-to-crush-alzheimers/