Trapiantare e sostituire cromosomi mantenendoli intatti? Ora è possibile
Il lavoro di un team internazionale di ricercatori guidato da Gianluca Petris tra Cambrige e Trieste: lo studio ridisegna i confini della biologia sintetica e apre scenari inediti
Per la prima volta si è riusciti a trapiantare, ingegnerizzare e sostituire cromosomi umani interi mantenendone intatta la struttura. Un gruppo internazionale di ricercatori guidato dal friulano Gianluca Petris ha pubblicato su Science uno studio che ridisegna i confini della biologia sintetica e apre scenari inediti: dalla lotta ai tumori alle cellule immuni ai virus, dalle terapie genetiche avanzate alla progettazione di cellule con funzioni totalmente nuove.
Petris, laureato all’Università di Trieste e oggi responsabile scientifico dell’Unità di ingegneria genomica e biotecnologia della Fondazione Italiana Fegato con sede all’Area Science Park di Basovizza e docente all’Università di Udine, ha condotto la ricerca tra il Mrc Laboratory of Molecular Biology e il Wellcome Sanger Institute di Cambridge.
«Solo cinque anni questo risultato fa sarebbe stato impossibile» – spiega – Mancavano le tecnologie per validare il prodotto dell'esperimento. Solo nel 2022 siamo riusciti a sequenziare l’intero genoma umano e solo oggi possiamo caratterizzare con questa precisione ciò che produciamo in laboratorio».
I metodi disponibili per trapiantare cromosomi risalivano a 50 anni fa e erano considerati troppo rischiosi. «Abbiamo ottimizzato quei protocolli e introdotto una tecnica del tutto nuova: isolare cromosomi umani interi e trapiantarli in cellule di interesse. È chirurgia genetica su scala molecolare».
Il cuore della scoperta sta nell’uso di cellule staminali embrionali di topo come “bioreattori”. In questo ambiente i cromosomi umani subiscono trasformazioni sorprendenti: i telomeri, le strutture protettive alle estremità del Dna legate all'invecchiamento cellulare, si allungano fino a dieci volte. Quando il cromosoma è reinserito nelle cellule umane, tornano spontaneamente alle dimensioni fisiologiche. «Ora possiamo studiare l’invecchiamento e il cancro eliminando il rumore di fondo degli altri cromosomi», dice Petris. Le applicazioni attraversano i confini disciplinari. Sul fronte della ricerca di base, la tecnologia permette di analizzare il genoma come sistema integrato. Per la clinica, si aprono scenari inediti.
«Un'applicazione potrebbe riguardare le malattie rare», spiega Petris. «Oggi molte terapie con Crispr non arrivano ai pazienti perché non ce ne sono abbastanza per giustificare la commercializzazione. Con questo approccio potremmo correggere tutte le mutazioni di un cromosoma in un’unica operazione». Validare l’approccio sulle cellule staminali ematopoietiche o epatiche potrebbe richiedere dai tre ai cinque anni. Il sistema regolatorio italiano è già attrezzato: «Abbiamo norme che concettualmente includono già l’uso di queste metodiche», precisa il ricercatore. Il lungo periodo disegna orizzonti ancora più ambiziosi.
«La biologia sintetica diventerà generativa», anticipa Petris. «Costruendo genomi sintetici otterremo conoscenza, che alimenterà la nostra capacità di predire come si comporta un genoma. Potremo programmare cellule come fossero computer: cellule che combattono il cancro senza farsi corrompere dall'ambiente tumorale, resistenti ai virus». Nei batteri è già stato dimostrato: riscrivendo l’intero genoma batterico si ottiene resistenza completa ai virus.
La ricerca è stata finanziata dal Medical Research Council, dal Wellcome Trust e da una Marie Skłodowska-Curie Fellowship. Il rientro in Italia è stato reso possibile dal My First Airc Grant e dai fondi Pnrr per giovani ricercatori. «Manipolare il genoma a questa scala è un campo nuovo», conclude Petris. «Ci sono un’infinità di modi per svilupparlo».
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