Sviluppare una tecnologia per trasferire, modificare e sostituire interi cromosomi in cellule “malate” per possibili applicazioni future nella cura di malattie genetiche e nella medicina rigenerativa. È l’obiettivo di un progetto di ricerca quinquennale condotto dall’Università di Udine e finanziato con 1.272.000 euro dal Ministero dell’università e della ricerca (Mur) con il Fondo italiano per la scienza (Fis).

La ricerca

A lungo termine, il lavoro punta ad arrivare a utilizzare cromosomi sani e ingegnerizzati per generare cellule terapeutiche. Cioè cellule nelle quali difetti genetici diversi, rari o molto complessi potrebbero essere corretti intervenendo sull’intero cromosoma, anziché separatamente su ogni singola mutazione. Il progetto serve proprio a capire fino a che punto questa possibilità verso “terapie cellulari universali” possa diventare tecnicamente realizzabile e sicura.

In prospettiva, il progetto intende sviluppare e validare tecnologie per sostituire interi cromosomi tra cellule umane di rilevanza clinico-traslazionale. Le attuale tecniche di editing genetico, infatti, consentono di modificare con grande precisione singoli geni o porzioni relativamente piccole del Dna e in alcuni casi questi approcci hanno già raggiunto la pratica clinica. Restano però numerose malattie genetiche e problemi biologici che coinvolgono regioni molto grandi del genoma, molti geni contemporaneamente o interi cromosomi, oltre a mutazioni molto rare per le quali sviluppare terapie dedicate può essere particolarmente complesso.

Sviluppi

Queste tecnologie potrebbero diventare nuovi strumenti per costruire modelli cellulari innovativi e studiare alterazioni genomiche su larga scala. Comprese quelle coinvolte nello sviluppo dei tumori e in alcuni processi associati all’invecchiamento. Più in generale, potrebbero aiutare a comprendere meglio la funzione dei cromosomi e il modo in cui una cellula interpreta, organizza e controlla grandi quantità di informazione genetica.

Il contesto

Gran parte dell’attuale ingegneria genetica opera ancora a una scala relativamente piccola rispetto alle dimensioni del genoma umano. Imparare a manipolare in maniera controllata strutture grandi quanto un intero cromosoma significa, invece, spostare di diversi ordini di grandezza la scala alla quale possiamo progettare e modificare un genoma. E, di conseguenza, comprenderne e prevederne meglio il comportamento.

Ricadute per l’ateneo

Il progetto permetterà anche di sviluppare e consolidare all’Università di Udine una linea di ricerca strategica nel campo dell’ingegneria genomica e della biologia sintetica. In più, di formare in quest’ambito nuovi ricercatori con potenziali ricadute anche in termini di trasferimento tecnologico e creazione di startup.

Il team

Il progetto, coordinato da Gianluca Petris, si svolge nel Laboratorio di ingegneria genomica e biotecnologie del Dipartimento di Medicina con importanti collaborazioni nazionali e internazionali. Petris guida un gruppo di ricerca composto da Francesca Agostini, Veronica Boem, Letizia Pugnetti, Miriam Saponaro e Luca Scanferla. Il progetto è intitolato “Sviluppo di tecnologie di trapianto cromosomico verso terapie cellulari universali” (Developing chromosome transplant technologies towards universal cell therapies). Il lavoro del laboratorio è sostenuto anche dalla Fondazione Italiana Fegato ETS. Ricercatori del gruppo hanno pubblicato sulla rivista scientifica internazionale di genetica “Trends in genetics” un contributo sugli sviluppi e sulle prospettive dell’ingegneria genomica su scala cromosomica. (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168952526002179?ref=pdf_download&fr=RR-2&rr=a3fb8f223f00ea69).

«Le tecnologie di “genome editing” – spiega il professor Gianluca Petris, docente di biochimica – hanno trasformato la nostra capacità di modificare il Dna, ma lavorano ancora soprattutto a livello di singoli geni o di regioni relativamente piccole. Con questo progetto vogliamo fare un salto di scala e arrivare a trasferire, modificare e sostituire interi cromosomi in modo accurato anche in cellule di rilevanza clinica per future terapie cellulari. È una ricerca di base e il percorso verso eventuali applicazioni terapeutiche è ancora lungo, ma poter intervenire a questa scala aprirebbe possibilità che oggi sono semplicemente fuori dalla portata delle altre tecnologie disponibili»