Biologia sintetica: risultato senza precedenti nella sostituzione di interi cromosomi umani

Lo studio pubblicato su “Science” apre nuove prospettive per terapie genetiche avanzate

Un gruppo internazionale di ricercatori del MRC Laboratory of Molecular Biology e del Wellcome Sanger Institute di Cambridge, guidato da Gianluca Petris — oggi Principal Investigator presso la Genome Engineering & Biotechnology Unit della Fondazione Italiana Fegato e docente al Dipartimento di Medicina dell’Università di Udine — ha ottenuto un risultato destinato a segnare una svolta nella biologia moderna: trasferire, modificare e sostituire interi cromosomi umani mantenendone intatta la struttura.

La ricerca, pubblicata su Science, rappresenta un progresso decisivo per la biologia sintetica e generativa e apre la strada a una nuova generazione di terapie genetiche avanzate.

Trasferire e modificare cromosomi interi: la tecnologia che rivoluziona la genomica

I ricercatori hanno messo a punto una tecnologia in grado di:

• spostare interi cromosomi umani da una cellula all’altra senza danneggiare il DNA;

• modificarli in “cellule fabbrica”, ovvero cellule staminali embrionali di topo ottimizzate per manipolare cromosomi umani;

• reintrodurre i cromosomi modificati nelle cellule umane finali.

In queste cellule speciali, i telomeri — strutture cruciali per stabilità genomica e invecchiamento — si allungano fino a dieci volte, per poi tornare spontaneamente alle dimensioni tipiche umane una volta reintrodotti nelle cellule riceventi.

Per la prima volta è stato anche possibile:

• eliminare il cromosoma originale di una cellula umana;

• sostituirlo con il cromosoma ingegnerizzato, completando un ciclo intero di trapianto cromosomico con fedeltà genomica senza precedenti.

Oltre i limiti dell’editing genomico tradizionale

Questa tecnologia permette di affrontare quesiti fino a oggi irraggiungibili con strumenti come CRISPR-Cas, consentendo di:

• analizzare il genoma umano come sistema integrato, non più solo gene per gene;

• studiare in modo causale grandi regioni regolatorie e il cosiddetto “DNA oscuro”;

• osservare l’organizzazione tridimensionale del DNA nella cellula;

• creare modelli unici per comprendere le alterazioni cromosomiche tipiche del cancro;

• indagare i processi legati all’invecchiamento, compresi i meccanismi di comportamento dei telomeri.

In prospettiva, questa nuova piattaforma apre la strada a:

• costruzione di cromosomi e genomi sintetici;

• progettazione di cellule con funzioni completamente nuove;

• cellule e tessuti con maggiore compatibilità immunologica;

• resistenza intrinseca ai virus;

• sviluppo di terapie genetiche avanzate per malattie complesse e rare.

Ricerca internazionale e continuità in Italia

La parte sperimentale è stata condotta nel Regno Unito con il supporto di:

• Medical Research Council (MRC)

• Wellcome Trust

• Marie Skłodowska-Curie European Postdoctoral Fellowship

Il proseguimento del progetto in Italia avviene ora presso la Fondazione Italiana Fegato e l’Università di Udine, grazie a finanziamenti competitivi quali:

• My First AIRC Grant (AIRC)

• PNRR – Giovani Ricercatori

Dichiarazione del ricercatore

Come evidenzia Gianluca Petris:

“Si tratta di un risultato che fino a pochi anni fa sarebbe stato considerato irrealizzabile e che oggi apre la strada a una nuova generazione di conoscenze e tecnologie destinate ad avere un impatto scientifico, medico, economico e sociale di grande rilievo”.