Nella medicina moderna, la parola "gene" lampeggia in tutti i tipi di contesti e coniugazioni. C'è la genetica e la genomica. Esistono metagenomica, ingegneria genetica, predizione genica e genotipizzazione molecolare. È facile confondere i vari rami della scienza del DNA se non lo fai da solo, ma probabilmente hai sentito parlare di una sottocategoria che è emersa molto nei media negli ultimi anni: la terapia genica. Cos'è la terapia genica? Questo è l'uso medico del materiale genetico.
Per capire cosa significa tutto questo e perché questa terapia è così potente, è necessario iniziare con una piccola introduzione ai geni stessi. I geni risiedono nel genoma protetto in modo sicuro della cellula, una libreria di schemi che consente a ogni essere vivente di evolversi e ricostruirsi come dovrebbe. Per mettere in pratica il loro codice, la maggior parte dei geni deve essere "tradotta" in proteine - il codice del DNA determina l'ordine degli amminoacidi che devono essere aggiunti alla catena, che viene poi ripiegata nella forma data dalla sequenza. È attraverso questa struttura tridimensionale piegata che la proteina svolge la sua funzione nella cellula.
Quindi, se vuoi cambiare ciò che sta accadendo nella cellula, puoi farlo cambiando il DNA, che codifica la forma della proteina che funge da esecutore. E se c'è un problema di dosaggio, come una copia di un gene invece di due, possiamo aumentare la resa proteica inserendo la nostra seconda copia. In ogni caso, cambiamo i geni disponibili per il normale meccanismo di produzione delle proteine della cellula per cambiare il comportamento delle cellule.
Sembra semplice. Ma è così facile da fare? Ovviamente no.
In primo luogo, è molto difficile inserire geni nuovi o modificati nelle cellule che devono essere corrette. Le cellule sono state sviluppate appositamente per impedire che ciò accada: gli scienziati devono hackerare i virus che si sono evoluti per entrare nella cellula a questo scopo. Ma non sono ancora perfetti; ogni singola cellula del tuo corpo ha la sua copia del genoma, completa e (perlopiù) identica alle altre, ed è impossibile cambiare ogni cellula del tuo corpo. Anche se modifichiamo con successo milioni di copie del tuo genoma, miliardi di esse rimarranno intatte.
Pertanto, le prime e ancora più importanti applicazioni della terapia genica hanno coinvolto le provette: un campione di midollo osseo è stato rimosso da un paziente, il gene di interesse è stato alterato e quindi le cellule corrette sono state iniettate nuovamente nell'ospite. Questo tendeva a funzionare solo se le cellule riparate vivevano più a lungo o erano in salute migliore rispetto alle loro controparti naturali, quindi alla fine hanno spiazzato le cellule malate e hanno dominato la popolazione.
Solo ora è diventato possibile modificare i geni nel corpo di un paziente vivente. La terapia genica è ora la migliore per affrontare i problemi che interessano un tipo di cellula specifico, un numero limitato di loro. Il problema genetico che stiamo risolvendo può rimanere nelle cellule intatte rimanenti, ma se non le utilizza per funzionare, non è considerato un problema medico. Alcuni tipi di cellule epatiche e cellule ciliate cocleari di orecchie di mammiferi sono citati come esempi di cellule bersaglio attuali.
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In entrambi i casi, il trattamento successivo con il virus può "infettare" con il nostro gene terapeutico una percentuale sufficientemente elevata di una specifica popolazione cellulare affinché si verifichi l'effetto desiderato. Alcuni metodi di terapia genica posizionano semplicemente un gene medico nel nucleo di una cellula ospite, dove risiederà e produrrà proteine, proprio come farebbe naturalmente. Tuttavia, a lungo termine, questo funziona solo con le cellule che non si dividono nel tempo, come i neuroni. Se le cellule si dividono, come la maggior parte delle cellule, il nostro gene può attaccarsi al genoma della cellula ospite o rimanere indietro ogni volta che la cellula si riproduce.
La tecnologia principale per realizzare questo tipo di giunzione si chiama CRISPR; l'abbreviazione significa brevi ripetizioni palindromiche, regolarmente disposte in gruppi. La cosa importante è che se il nostro gene viene inserito insieme alla proteina CRISPR e al sistema RNA, il gene verrà inserito nel genoma ovunque tu voglia. Le cellule si divideranno e riprodurranno il gene incorporato come se fosse sempre stato lì.
È importante ricordare che correggendo un problema genetico, non cambiamo nulla nell'ereditabilità della malattia. La correzione della sordità mediante la modifica del DNA nelle cellule ciliate cocleari, ad esempio, non riduce la probabilità di trasmissione della malattia alla prole.
