Esiste qualcos'altro per curare la leucemia oltre all'arsenico?

Nota dell'editore: perché le farfalle volano? Perché i fiori sono così colorati? Perché le mele sono dolci...Questi interessanti fenomeni della vita sono tutti legati ai geni. A partire da oggi, Science Popularization China, la Società cinese di agronomia e Guangming Online lanceranno congiuntamente una serie di interpretazioni per esplorare le storie nascoste nei misteri dei geni.

Negli ultimi anni, Chen Zhu, accademico dell'Accademia cinese delle scienze, ha vinto numerosi premi in Europa e negli Stati Uniti, tutti in riconoscimento del suo significativo contributo all'uso dell'arsenico per curare la leucemia. Dopo il primo premio Nobel cinese per la medicina (Tu Youyou, che scoprì l'artemisinina), l'accademico Chen è considerato uno degli scienziati cinesi con le maggiori speranze di vincere il premio Nobel per la medicina. Quindi, a parte l'arsenico, ci sono altri metodi che si sono rivelati più efficaci nel trattamento della leucemia negli ultimi anni?

Che cos'è l'immunoterapia CAR-T?

Prima di rispondere a questa domanda, diamo un'occhiata a una storia: nel 2011, a Emily Whitehead, una bambina di 5 anni, è stata diagnosticata una leucemia linfoblastica acuta. Durante il primo ciclo di chemioterapia, contrasse un'infezione e rischiò di perdere entrambe le gambe. Successivamente la malattia si è ripresentata, è stata nuovamente sottoposta a cure ed è stato programmato un trapianto di midollo osseo. Durante il periodo di attesa, la malattia ricadde nuovamente. A questo punto i dottori non sapevano più cosa fare. Con la sua vita in pericolo, Emily Whitehead è diventata la prima paziente pediatrica al mondo a ricevere l'immunoterapia sperimentale CAR-T. Ben presto il cancro scomparve completamente. Oggi ha 14 anni. Tra i 25 bambini e i 5 adulti affetti dalla stessa malattia di Emily, 27 sono completamente guariti e non sono state trovate cellule cancerose. Che tipo di cura miracolosa è questa?

Emily Whitehead nella vita reale (foto da Internet)

Il nome cinese dell'immunoterapia CAR-T è immunoterapia con recettore antigenico chimerico delle cellule T. I linfociti T sono i "cacciatori" più feroci del sistema immunitario umano. Riconoscono le cellule tumorali attraverso il sistema di navigazione GPS (recettori) sulla superficie cellulare e poi le uccidono. Ma nei pazienti affetti da leucemia, il sistema di navigazione delle cellule T non funziona correttamente e queste perdono la capacità di riconoscere le cellule tumorali nel corpo.

Per questo motivo, medici e scienziati isolano le cellule T dal sangue del paziente e utilizzano la tecnologia di editing genetico per modificare il genoma delle cellule T del paziente, ricostruire il suo sistema di navigazione GPS e ripristinare la capacità di identificare le cellule tumorali. Queste cellule "riparate" vengono ulteriormente espanse e coltivate in vitro e poi reinfuse nel paziente per ottenere l'effetto terapeutico di identificare e uccidere le cellule tumorali. L'immunoterapia CAR-T per il trattamento della leucemia è attualmente un'applicazione relativamente matura della tecnologia di editing genetico nel trattamento delle malattie. Tuttavia, questo metodo di trattamento presenta anche alcuni limiti. Attualmente, gli scienziati in patria e all'estero stanno costantemente migliorando il metodo. Credo che nel prossimo futuro la leucemia sarà completamente sconfitta.

Breve processo di immunoterapia CAR-T (immagine da Internet)

Che cosa è la tecnologia di editing genetico?

Fin dalla sua nascita, la tecnologia di editing genetico è stata un argomento di ricerca molto discusso tra i maggiori scienziati del mondo e ogni innovazione tecnologica è sufficiente ad attirare l'attenzione. Prima di comprendere l'editing genetico, è necessario capire cosa sono i geni. Il cosiddetto gene si riferisce a una sostanza dotata di capacità genetica all'interno delle cellule biologiche. È composto da una sostanza chiamata acido desossiribonucleico (noto anche come DNA) e si trova all'interno della cellula sotto forma di doppia elica. Possono guidare le cellule nella sintesi di varie proteine ​​e impartire vari "comandi" alle cellule biologiche, guidando lo sviluppo biologico e il funzionamento delle funzioni vitali. Ad esempio, il colore dei fiori di una pianta, la dimensione dei suoi frutti, il momento in cui fiorisce e quando fruttifica sono determinati principalmente dai geni.

La struttura a doppia elica del DNA (immagine da Internet)

Sebbene sulla Terra vi siano miliardi di organismi, la loro informazione genetica è composta da quattro tipi di DNA. Questi quattro tipi di DNA si accoppiano a coppie e sono disposti in un ordine specifico per formare geni diversi. Questo ordine di disposizione è chiamato sequenza genica. Se l'ordine in cui sono disposti viene alterato, la funzione del gene verrà modificata o addirittura "malfunzionata". I cambiamenti nelle sequenze geniche possono essere suddivisi in due tipi: cambiamenti naturali e cambiamenti indotti dall'uomo. Il cambiamento naturale si riferisce al cambiamento dei geni degli organismi sotto l'influenza dell'ambiente esterno, che è la forza trainante dell'evoluzione biologica. Ad esempio, degli invidiabili occhi azzurri. Decine di migliaia di anni fa, tutti avevano gli occhi marroni. I primi uomini dagli occhi azzurri apparvero in Europa circa 10.000 anni fa. Gli scienziati hanno scoperto che una mutazione genetica chiamata OCA2 provoca alterazioni nella pigmentazione dell'iride, facendo sì che gli occhi di una persona non appaiano più marroni. Attualmente, solo circa l'8% della popolazione mondiale ha gli occhi azzurri. Sebbene questa mutazione non migliori la vista, ne migliora notevolmente l'estetica, creando un paio di "lenti bellissime" naturali!

Una bambina con gli occhi azzurri (foto da Internet)

Un'altra parte dei cambiamenti nelle sequenze genetiche degli organismi sono provocati dall'uomo. Esistono molti modi per farlo, come l'allevamento genetico, la tecnologia di editing genetico, ecc. Tra questi, la tecnologia di editing genetico è una tecnologia emergente degli ultimi anni. Gli scienziati utilizzano forbici molecolari (enzimi utilizzati per l'editing genetico) e altri strumenti per modificare il genoma degli organismi e provocare mutazioni genetiche quali inserzioni, delezioni e trasversioni. Dopo aver completato le operazioni sopra descritte sul DNA, le caratteristiche dei geni saranno modificate e, di conseguenza, cambieranno anche le caratteristiche corrispondenti delle cellule, degli organi e degli organismi.

Gli scienziati "modificano" i geni (immagine da Internet)

La tecnologia di editing genetico può essere applicata ad altre malattie?

Gli esseri umani sono relativamente vulnerabili alle malattie. Oltre alla leucemia, ci sono altri tumori, l'AIDS, ecc. Anche nel XXI secolo, queste malattie possono essere considerate terminali. Esiste un altro tipo di malattia che è impressa nei geni di alcuni esseri umani. Se i genitori sono malati, anche i loro figli saranno malati, ad esempio atrofia muscolare spinale, morbo di Huntington, distrofia muscolare di Duchenne, emofilia, talassemia, ecc.

Sebbene la patogenesi di ogni malattia sia diversa, l'editing genetico può essere utilizzato per curarle tutte. Se si scopre che determinati geni possono resistere ai virus, i geni resistenti alla malattia possono essere integrati nel genoma umano; Se determinati geni causano malattie negli esseri umani o li rendono più vulnerabili alle malattie, queste possono essere curate eliminando o "correggendo" selettivamente questi "geni cattivi" dal corpo umano. Ad esempio, l'AIDS è un problema difficile che l'umanità ha finora faticato a superare. Il sistema immunitario dei malati di AIDS è gravemente compromesso e un semplice raffreddore può costare la vita al paziente. Nel 2008 è stato guarito un paziente affetto da AIDS, noto come "paziente di Berlino": si è trattato del primo caso al mondo. Di recente sono stati segnalati altri due casi di pazienti affetti da AIDS guariti con successo. Vale la pena notare che tutti e tre i pazienti sono stati sottoposti a trapianto di midollo osseo e che i donatori di midollo osseo erano tutti portatori di mutazioni CCR5. Alcuni studi hanno dimostrato che le mutazioni nel gene CCR5 potrebbero essere la ragione per cui queste persone sono resistenti all'HIV. Pertanto, studiare i trapianti di midollo osseo portatori di mutazioni CCR5 potrebbe aiutare a trovare una cura per l'AIDS.

Tornando all'immunoterapia CAR-T, crediamo che nel prossimo futuro la tecnologia di editing genetico darà speranza ad altre Emily Whitehead. Renderà addirittura la diagnosi genetica e la terapia genica un nuovo servizio "tutto in uno". Per prima cosa si esegue un esame fisico analizzando il genoma umano. Una volta individuato il problema, la tecnologia di editing genetico viene utilizzata per la terapia genica e la terapia cellulare, allo scopo di trasformare malattie incurabili in patologie croniche, che possono essere tenute sotto controllo per lungo tempo o completamente curate.

Prodotto da: Science Popularization China

Autore: Mu Wei, ricercatore post-dottorato, Ospedale Tongji, Università di Scienza e Tecnologia di Huazhong

Xu Letian Professore associato, Facoltà di scienze della vita, Università di Hubei

Produttore: China Agricultural Society Guangming Online Science Department