La fenilchetonuria (PKU) è una rara malattia genetica neonatale che colpisce tra 1 persona su 5000 in Italia. La PKU provoca l’accumulo di un amminoacido - chiamato fenilalanina (Phe) – nel flusso sanguigno che, se non trattato, comporta danni gravi e permanenti. La PKU non controllata può portare a disabilità intellettiva, problemi psichiatrici e convulsioni. Sebbene le terapie attuali possano migliorare parzialmente i risultati, richiedono una compliance meticolosa e per tutta la vita che è molto difficile per la maggior parte dei pazienti. Una nuova ricerca della Perelman School of Medicine dell'Università della Pennsylvania fornisce approfondimenti sui potenziali trattamenti futuri che utilizzano l'editing genetico; in particolare, due nuove forme di editing genetico CRISPR, il prime editing e il base editing.

Due studi separati, uno su The American Journal of Human Genetics e l'altro su Human Genetics and Genomics Advances, sono stati pubblicati a novembre scorso. I risultati sono stati presentati anche all'incontro annuale dell'American Society of Human Genetics (ASHG) a Washington, D.C., da Dominique Brooks, uno studente laureato nel laboratorio di Kiran Musunuru, MD, PhD, professore di medicina cardiovascolare e genetica alla Penn.

Nel primo dei due studi, i ricercatori hanno esplorato un approccio di "prime editing" per correggere la variante genetica responsabile della condizione. Il prime editing, spesso paragonato a un a sorta di elaboratore di testi, consente di apportare modifiche precise al DNA “riscrivendo” specifiche sequenze genetiche. Utilizzando i dati di 129 individui con PKU, i ricercatori hanno rivelato che quelli con una specifica variante genetica chiamata c.1222C>T nel gene della fenilalanina idrossilasi (PAH), la variante di PKU più comune al mondo, avevano uno scarso controllo sulla loro condizione metabolica.

I pazienti affetti da PKU devono mantenere i livelli di Phe entro i 360 μmol/L in età pediatrica e entro i 600 μmol/L  in età adulta per rimanere in salute (linee guida europee sul trattamento della PKU). Tuttavia, la maggior parte di quelli studiati aveva livelli di Phe al di sopra di quell'intervallo, che può portare a danni neurologici. Il team ha condotto esperimenti su cellule epatiche umane con il gene problematico e ha dimostrato con successo l'efficacia di questo metodo di editing primario, aprendo potenzialmente la strada a interventi terapeutici. Inoltre, utilizzando il prime editing nel fegato dei topi, i ricercatori hanno corretto con successo la variante genetica PAH c.1222C>T. Ciò ha portato a una sostanziale riduzione dei livelli di Phe, con tutti i topi trattati che sono scesi ben al di sotto della soglia di 360 μmol/L. È importante sottolineare che questa correzione è stata ottenuta senza influenzare la funzionalità del fegato dei topi.

"Questa ricerca porta speranza per coloro che soffrono di PKU, una malattia permanente senza trattamenti duraturi, in quanto dimostra la fattibilità dell'utilizzo dell'editing genetico per correggere in modo permanente la variante genetica più comune associata a questa condizione", ha detto Musunuru, autore principale di entrambi gli studi. "Anche se ci sono ancora sfide da superare, questi risultati aprono la porta a potenziali nuovi trattamenti che potrebbero migliorare significativamente la vita dei pazienti affetti da PKU".

Il secondo studio si è concentrato anche sulla causa genetica più frequente della PKU, la stessa variante c.1222C>T dell’enzima fenilalanina idrossilasi (PAH). Utilizzando il base editing (una tecnica di editing genetico che modifica con precisione una specifica sequenza di DNA sostituendo una lettera di DNA con un'altra lettera di DNA, come utilizzasse una matita e una gomma), hanno testato questo metodo prima in cellule epatiche coltivate in laboratorio e poi in modelli murini.

I ricercatori hanno scoperto che quando il base editor selezionato e l'RNA guida sono stati consegnati nei topi tramite nanoparticelle lipidiche, utilizzando una tecnologia simile ai vaccini mRNA COVID-19, i livelli di Phe venivano normalizzati entro 48 ore. In studi correlati, i ricercatori hanno osservato riduzioni dei livelli di Phe che durano, ad oggi, da un anno. Si tratta di un passo avanti significativo nel trattamento della PKU, che in genere richiede una gestione permanente dei livelli di Phe.

“Questi risultati rappresentano un significativo passo avanti nel trattamento della PKU. Mentre i nostri risultati con i modelli animali ci indicano la giusta direzione, sono necessarie ricerche future per far progredire questi progressi. Ad esempio, in seguito, ci concentreremo sul perfezionamento dell'approccio di editing di base e sul confronto della sua efficacia con altri metodi di editing genetico" - Rebecca C. Ahrens-Nicklas, MD, PhD, assistente professore di pediatria presso il Children's Hospital di Philadelphia e autrice di entrambi gli studi.

Il team di ricercatori ha recentemente ricevuto una sovvenzione di 26 milioni di dollari dal National Institutes of Health per promuovere i loro sforzi per portare un trattamento base editing della PKU alla clinica.

La ricerca è stata parzialmente sostenuta da sovvenzioni del National Institutes of Health (R35-HL145203, R01-HL148769, U19-NS132301).

(Fonte: University of Pennsylvania School of Medicine)