Una cura per le persone nate con malattie ereditarie debilitanti conosciute come malattia mitocondriale è ora un passo avanti dopo una svolta nella ricerca.
Un folto gruppo di scienziati – compresi i gruppi dell’Oregon Health & Science University di Portland e il Salk Institute for Biological Studies di La Jolla, CA – ha convertito con successo le cellule della pelle dai pazienti con malattie mitocondriali in cellule staminali esenti da malattia.
Nella rivista, descrivono come hanno sviluppato e testato due diversi metodi di riprogrammazione cellulare ma complementari per generare linee di cellule staminali prive di mutazioni da pazienti umani con malattie mitocondriali.
L’idea è che le cellule staminali possano essere utilizzate per generare cuore, cervello e cellule oculari senza malattie.
Tuttavia, fino a quando la tecnologia delle cellule staminali non sarà abbastanza sicura per il trapianto nei pazienti, a breve termine, i metodi saranno probabilmente limitati alla ricerca.
L’autore senior, Juan Carlos Izpisua Belmonte, professore nel Gene Expression Laboratory di Salk, afferma che i metodi saranno un grande vantaggio per la ricerca di base. Aiuteranno gli scienziati ad esaminare in modo più preciso la differenza tra le cellule con mutazioni mitocondriali e cellule sane.
Le stime suggeriscono che circa 1 persona su 4.000 ha una malattia mitocondriale, un gruppo di malattie ereditarie e croniche che derivano da una qualsiasi delle 200 mutazioni nel DNA mitocondriale che vengono trasmesse da madre a figlio. Le malattie possono essere presenti alla nascita o svilupparsi più tardi nella vita.
I mitocondri sono piccoli recinti all’interno delle cellule che producono energia dal cibo. Hanno il loro DNA separato dal DNA principale nel nucleo della cellula e, a differenza del DNA nucleare, proviene solo dall’uovo (non dallo sperma).
Le mutazioni nel DNA mitocondriale lasciano le cellule senza energia sufficiente per svilupparsi e funzionare correttamente. Ciò porta a disabilità fisiche progressive, gravi, evolutive e cognitive, con sintomi che vanno dalla scarsa crescita, debolezza muscolare, dolore e perdita di coordinazione, a convulsioni, cecità, perdita dell’udito, difficoltà di apprendimento e insufficienza d’organo.
I trattamenti che possono attenuare alcuni sintomi o rallentare la progressione delle malattie mitocondriali fanno la differenza, ma ancora nessuno può curarli.
All’inizio di quest’anno, il Regno Unito ha preso la decisione di consentire la creazione di embrioni da tre persone. Ma, mentre ciò impedirebbe che i bambini nascano con la malattia mitocondriale, non aiuta le persone che hanno già la condizione.
Due Modi per Creare Cellule Staminali Prive di DNA Mitocondriale Mutato
Per generare cellule staminali sane prive di DNA mitocondriale mutato, i ricercatori hanno sviluppato due tecniche.
Entrambi i metodi hanno utilizzato campioni di pelle di pazienti con encefalomiopatia mitocondriale o sindrome di Leigh – gravi malattie mitocondriali che colpiscono il cervello e i muscoli.
Per il primo metodo, il team ha utilizzato un approccio standard per convertire le cellule della pelle in cellule staminali pluripotenti – cellule che hanno il potenziale per essere trasformate in qualsiasi tipo di cellula del corpo.
A causa della natura della malattia mitocondriale, non tutti i mitocondri nelle cellule sono colpiti allo stesso modo. C’è la possibilità che alcuni non abbiano DNA difettoso. Ciò significa che nel processo di generazione di nuove cellule, c’è la possibilità che alcune di esse finiscano con lo 0% di mitocondri malati.
Ciò consente agli scienziati di individuare le cellule staminali sane al 100% – prive di trasmittanza difettosa – da quelle generate per quel particolare paziente.
Tuttavia, questo approccio diretto non funziona necessariamente per ogni paziente. Alcuni individui non hanno cellule con abbastanza o nessun mitocondrio privo di mutazioni.
Quindi il team ha lavorato a un secondo approccio, uno simile alla sostituzione mitocondriale utilizzata nella fecondazione in vitro a tre persone. Il nucleo della cellula della pelle di un paziente viene trasferito in un ovocita donatore con mitocondri sani. Il nuovo ovulo viene quindi utilizzato per produrre cellule staminali pluripotenti.
Quando hanno fatto questo, il team ha scoperto che i mitocondri sani avevano preso il sopravvento e sono state generate con successo cellule geneticamente simili dal paziente.
Il coautore Jun Wu, un ricercatore associato nel laboratorio del Prof. Izpisua Belmonte, riassume le loro idee:
«In entrambi i casi, l’idea è che abbiamo cellule staminali sane e sappiamo come trasformare le cellule staminali pluripotenti in diversi tipi di cellule, con la possibilità di dare origine a qualsiasi tipo di cellula nel corpo».
All’inizio di quest’anno, è stato anche riportato come il team del Salk Institute ha dimostrato per la prima volta con successo come una tecnica di modifica del DNA mitocondriale ha fermato il disagio mitocondriale umano dai topi femmina alla loro prole.
Il prof. Izpisua Belmonte ha detto che il trattamento potrebbe essere implementato nelle cliniche di fecondazione in vitro come una singola iniezione nelle cellule uovo o nei primi embrioni della madre, e poiché non usa il DNA del donatore, dovrebbe portare a un trattamento più sicuro, semplice ed etico rispetto alla terapia mitocondriale a tre.
Aggiornamenti Recenti nella Ricerca delle Malattie Mitocondriali
Nel 2024, la ricerca sulle malattie mitocondriali ha visto progressi significativi. Nuove tecniche di editing genetico, come CRISPR, stanno emergendo come potenziali strumenti per correggere le mutazioni mitocondriali. Studi recenti hanno dimostrato che l’editing mitocondriale potrebbe essere applicato anche a modelli animali, portando a risultati promettenti nel ripristino della funzionalità cellulare.
Inoltre, nuovi trial clinici stanno testando l’efficacia di terapie combinate che uniscono l’uso di cellule staminali con farmaci mirati per affrontare i sintomi delle malattie mitocondriali. Questi approcci innovativi potrebbero non solo alleviare i sintomi, ma anche migliorare la qualità della vita dei pazienti.
Infine, il sostegno alle associazioni di pazienti e la maggiore consapevolezza delle malattie mitocondriali stanno contribuendo a creare una rete di ricerca più robusta, che potrebbe accelerare ulteriormente le scoperte nella cura di queste malattie complesse.
