Dossier

La terapia genica

Principi su cui si basa il trasferimento genico

La terapia genica classica normalmente richiede il trasferimento efficiente di almeno un gene, precedentemente clonato, in cellule patologiche in cui i geni introdotti possano venire espressi in maniera inalterata ed a livelli quantitativamente adeguati.

Almeno in teoria, esistono numerosi e differenti metodi fisico-chimici e biologici utilizzabili per trasferire geni esogeni in cellule umane. Le dimensioni dei frammenti di DNA che possono essere trasferiti sono però piuttosto limitate e molto spesso il trasferito non è un gene convenzionale, ma solo un frammento in cui risiede l'attività principale della molecola deficitaria. Ad esempio per ridurre le dimensioni del DNA da inserire si può eliminare gli introni dal gene e trasferire solo la sequenza di DNA codificante per gli esoni in ordine, si fa cioè in modo che una sequenza di cDNA contenente la sequenza codificante completa del gene venga fiancheggiata da appropriate sequenze di regolazione, capaci di assicurare elevati livelli di espressione, quali ad esempio un forte promotore virale.

Dopo il trasferimento, i geni inseriti possono integrarsi nei cromosomi della cellula oppure rimanere sotto forma di elementi genetici extracromosomici detti più semplicemente episomi.

Il vantaggio di integrare il gene in un cromosoma consiste nel fatto che il gene può essere perpetuato durante la replicazione cromosomica che segue la divisione cellulare. In questo caso, tutte le cellule figlie della cellula che ha integrato il gene esogeno nel cromosoma contengono il gene introdotto artificialmente e così si riesce ad ottenere nell'individuo un'espressione stabile a lungo termine del prodotto che consente di mantenere nel tempo l'efficacia della terapia. Nei tessuti composti da cellule in attiva divisione il trucco consiste nel coinvolgere le cellule staminali (una piccola popolazione di precursori indifferenziati che da origine alle cellule differenziate del tessuto) infatti queste produrranno le cellule del tessuto maturo e le produrranno tutte con il gene esogeno attivo. Tuttavia l'integrazione genica nel cromosoma ha anche degli svantaggi perché spesso l'inserimento del gene nel cromosoma è del tutto casuale e quindi la localizzazione del gene inserito può variare da cellula a cellula. In molti casi il gene inserito può non essere espresso perché si è integrato in una regione di eterocromatina altamente condensata che ne impedisce la trascrizione. In altri casi l'evento di inserzione può determinare la morte della cellula ospite, ad esempio se l'inserimento avviene in una regione particolarmente importante e provoca l'inattivazione di un altro gene indispensabile per la sopravvivenza cellulare. Una preoccupazione maggiore riguarda la possibilità che per un evento di ricombinazione che sia capace di disturbare i normali schemi di espressione dei geni che controllano la divisione e la proliferazione cellulare (ad esempio l'inattivazione di un oncosoppressore o l'attivazione di un oncogene), in una delle cellule modificate col gene esogeno, insorga un tumore. La terapia genica ex-vivo offre tuttavia la possibilità di selezionare le cellule in cui l'integrazione abbia avuto successo, di amplificarle in coltura e di analizzarne i fenotipi per evidenziare una qualsiasi trasformazione neoplastica prima che le cellule vengano ritrasferite nel paziente.

Alcuni sistemi di trasferimento genico sono invece progettati per inserire i geni dentro le cellule dove essi rimangono come elementi extracromosomici e possono essere espressi ad elevati livelli. Se si vuole trasferire come episoma un gene in cellule che si dividono attivamente, il gene esogeno introdotto perderà nel tempo efficacia perché non potrà segregare in modo equivalente nelle cellule figlie e quindi la sua espressione a lungo termine ne risulterà inficiata. Di conseguenza la realizzazione di una cura per una malattia genica appare una meta difficile da raggiungere, infatti saranno necessari trattamenti ripetuti capaci di assicurare un adeguato trasferimento del gene. In alcuni casi tuttavia per la terapia genica può non essere necessaria un'espressione stabile a lungo termine, ad esempio nella terapia genica contro il cancro spesso si preferisce trasferire nelle cellule un gene in grado di uccidere selettivamante le cellule tumorali e quindi, una volta eliminato il cancro, la presenza del gene terapeutico non è più necessaria.

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