mercoledì 29 aprile 2015

IL DNA editing per prevenire malattie mitocondriali

La biologia, nella sua logica, ci mostra ogni giorno qualcosa di fantastico. 
Senza osare troppo e senza nemmeno andare troppo lontano, possiamo osservare come particolari strutture, all'interno della nostra cellula, svolgono le piú disparate funzioni agendo in sintonia.
Queste "strutture" sono gli organelli. Non osserveremo nel dettaglio tutte le strutture organulari ma ne prenderemo in considerazione solo una: il mitocondrio.
Il mitocondrio è un organello che si occupa della respirazione cellulare. Tutti coloro che hanno studiato materie come biochimica, citologia, genetica molecolare, sanno quanto questi organelli siano importanti per la vita.
Essi producono energia per le varie funzioni cellulari e sono pertanto sfruttati nel ciclo di Krebs e nella fosforilazione ossidativa.
In più, esso raccoglie tutti gli stimoli che determinano la morte programmata della cellula anche nota come apoptosi.
Potremmo scrivere un trattato sui mitocondri.
Un'altra particolaritá è che il mitocondrio è dotato di un DNA proprio, il DNA mitocondriale.
Il DNA mitocondriale codifica proteine importanti per la respirazione cellulare, pertanto "produce" da solo, senza l'ausilio del DNA nucleare, molte delle proteine che gli serviranno nello svolgere le sue funzioni.
L'eredità mitocondriale è praticamente materna, in quanto i mitocondri presenti nelle cellule dell'embrione derivano esclusivamente dalla cellula uovo in quanto quelli presenti nello spermatozoo non entrano o vengono prontamente distrutti una volta avvenuta la fecondazione.

A differenza del DNA nucleare, quello mitocondriale è molto più instabile, pertanto rischia di andare incontro a mutazioni molto più facilmente e come ben sappiamo, le mutazioni che si presentano a livello germinale vengono ereditate dalla progenie.
Pertanto una madre con mitocondri danneggiati possono trasmettere la mutazioni ai figli. Tuttavia non diamo sempre la colpa alle cellule uovo, molte mutazioni possono anche essere sporadiche.
Lo studio delle mutazioni, come pur lo studio delle funzioni mitocondriali, è molto complesso e non è certamente questo articolo che risolverà i vostri dubbi sulla mutagenesi.
Tuttavia, se siete interessati, il vostro Informatore di fiducia sarà ben lieto di rispondere ad ogni vostro dubbio o fornirvi il materiale necessario per rispondere alle vostre domande.
Ultimamente il DNA mitocondriale viene anche utilizzato nella filogenetica e anche nell'uso dei campioni biologici come prove all'interno di una scena del crimine.

Oggi sottolineeremo come i mitocondri possono determinare malattie e quali nuove tecniche sono state svelate dai ricercatori per debellarle.

Come abbiamo visto prima, i mitocondri sono fondamentali nella respirazione cellulare, pertanto, una mutazione sulle sequenze codificanti può determinare l'insorgenza di patologie.
Le mutazioni possono essere generalmente a trasmissione materna o sporadiche. Non causano tutte le stesse alterazioni, in quanto presentano una notevole varietà clinica. Tuttavia è comune quasi a tutte l'intolleranza agli sforzi, facile affaticamento
Un simpaticissimo mitocondrio
e accumulo di acido lattico con conseguente accumulo nei tessuti muscolari.

Possono colpire tutti i sistemi e tutti gli apparati determinando patologie diverse. Tra le più importanti troviamo la neuropatia ottica di Leber (LHON), la sindrome di NARP e la sindrome di MILS.
Una utile metodologia sarebbe quella del terzo genitore biologico: un padre, una madre e...un'altra mamma. Infatti, se la madre presenta mitocondri danneggiati, possono essere presi da un'altra donna con mitocondri sani. Pertanto all'ovulo vengono eliminati i mitocondri, mantenuto il nucleo ed aggiunti mitocondri dall'esterno.

I ricercatori, tuttavia, stanno elaborando una metodologia per neutralizzare i mitocondri danneggiati, in quanto, all'interno della cellula possono essere presenti organelli sani o mutati (condizione di eteroplasmia).
Sarebbe possibile, a loro avviso, iniettare all'interno dell'embrione fertilizzato un RNA codificante per una endonucleasi, un enzima che taglia il filamento di DNA all'interno. L'endonucleasi, riconoscendo una specifica mutazione, potrebbe quindi neutralizzare il mitocondrio tagliando il DNA.
L'esperimento è stato condotto su modello murino mostrando una ottima percentuale di riuscita.

Purtroppo lavorare direttamente sugli embrioni umani è considerato illegale in diversi Paesi anche per motivi etici (vedi articolo ....). Bisogna anche considerare la possibilità che l'embrione venga danneggiato o la possibilità che il DNA mitocondriale muti ulteriormente.
Infatti, se su i topi questa tecnica si è dimostrata eccellente ed eccitante, potrebbe rivelarsi pericolosa sugli uomini. Lo studio è in corso e con l'ausilio di nuove tecnologie e possibilità di miglioramento, potrebbe rivelarsi un ottimo sostituto ai tre genitori biologici.
I ricercatori stanno quindi cercano le approvazioni degli istituti di bioetica per poter sperimentare su uova ed embrioni umani scartati nelle cliniche di fertilità per poter successivamente sviluppare linee di cellule staminali.

L'impianto in madri surrogate è ancora molto lontano.

Vi ripeto ancora, la biologia ogni giorno ci mostra qualcosa di fantastico.
Potenzialmente, con ausili di biologia molecolare, è possibile disattivare geni mutati e dare alle future generazioni una certezza di salute nei confronti delle malattie.
Attenzione, dico potenzialmente in quanto c'è bisogno di considerare tutte le problematiche delle tecniche e dei principi etici.

D'altro canto, per ora, possiamo solo accontentarci di svillupare nuove idee e partorire nuove tecniche. Un giorno, forse, potremmo utilizzare per lottare tutti i tipi di malattie.

Fonte: Nature


Il vostro Informatore

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