Gli scienziati della Northwestern Medicine stanno facendo nuovi passi avanti nella tecnologia di editing genico CRISPR per individuare una nuova metodologia biologica che potrebbe portare a trattamenti più duraturi e a nuove strategie terapeutiche per il virus dell’immunodeficienza umana (HIV).
L’epidemia di HIV è stata trascurata durante la pandemia COVID-19. Ciononostante, rappresenta una minaccia critica e continua per la salute umana con una stima di 1,5 milioni di nuove infezioni solo nell’ultimo anno.
Scienziati e team di esperti sono alla ricerca di cure e nuove modalità di trattamento per l’HIV da oltre 40 anni, ma sono limitati dalla loro comprensione di come il virus stabilisce l’infezione nel corpo umano. Come fa questo piccolo virus senza pretese con solo 12 proteine – e un genoma solo un terzo della dimensione della SARS-CoV-2 – a dirottare le cellule del corpo per replicarsi e diffondersi attraverso i sistemi?
HIV: un team interdisciplinare alla Northwestern ha cercato di rispondere proprio a questa domanda
Nel nuovo studio della squadra – pubblicato il 1 aprile sulla rivista Nature Communications – gli scienziati hanno usato un nuovo approccio di editing genico CRISPR per identificare i geni umani che erano importanti per l’infezione da HIV nel sangue. Hanno trovato 86 geni che possono avere un ruolo nel modo in cui HIV si replica e provoca la malattia; tra cui oltre 40 mai esaminati nel contesto dell’infezione da HIV.
Lo studio propone una nuova mappa per capire come l’HIV si integra nel nostro DNA e stabilisce un’infezione cronica.
“I trattamenti farmacologici esistenti sono uno degli strumenti più importanti nella lotta contro l’epidemia di HIV. E sono stati incredibilmente efficaci nel sopprimere la replicazione virale e la diffusione”; ha dichiarato Judd Hultquist della Northwestern, un autore corrispondente. “Ma questi trattamenti non sono curativi, quindi gli individui che vivono con l’HIV devono seguire un regime di trattamento rigoroso che richiede un accesso continuo a una buona assistenza sanitaria a prezzi accessibili – questo non è semplicemente il mondo in cui viviamo”.
Hultquist ha detto che con una maggiore comprensione di come il virus si replica, i trattamenti potrebbero un giorno diventare cure. Questi, è direttore associato del centro per la genomica dei patogeni e l’evoluzione microbica alla Northwestern University Feinberg School of Medicine.
Un metodo senza compromessi
Prima d’ora, gli studi si sono basati sull’uso di cellule tumorali umane immortalizzate (come le cellule HeLa) come modelli per studiare come l’HIV si replica in laboratorio. Mentre queste cellule sono facili da manipolare in laboratorio, sono modelli imperfetti per le cellule del sangue umano. Inoltre, la maggior parte di questi studi utilizza la tecnologia per abbassare l’espressione di alcuni geni; però non li spegne completamente come con CRISPR. Questo significa che gli scienziati non possono sempre determinare chiaramente se un gene era coinvolto nell’aiutare o sopprimere la replicazione virale.
“Con il sistema CRISPR, non c’è nessun intermediario – il gene è acceso o spento”, ha spiegato Hultquist. “Questa capacità di accendere e spegnere i geni nelle cellule isolate direttamente dal sangue umano è una svolta: il nuovo test è la rappresentazione più fedele di ciò che accade nel corpo durante l’infezione da HIV che potremmo facilmente studiare in laboratorio”.
Nello studio, le cellule T – il principale tipo di cellula preso di mira dall’HIV – sono state isolate dal sangue umano; e centinaia di geni sono stati eliminati usando il gene editing CRISPR-Cas9. Le cellule “knock-out” sono state poi infettate con l’HIV e analizzate. Queste cellule che hanno perso un gene importante per la replicazione virale hanno mostrato una diminuzione dell’infezione; mentre le cellule che hanno perso un fattore antivirale hanno mostrato un aumento dell’infezione.
Da lì, il team ha convalidato i fattori identificati eliminandoli selettivamente in nuovi donatori; qui hanno trovato una rottura quasi uniforme dei percorsi appena scoperti e di quelli ben studiati.
Una possibile cura
Hultquist ha detto che i loro risultati hanno rappresentato una “perfetta divisione” di fattori nuovi e noti per sapere se stavano facendo qualcosa di buono.
Il team è entusiasta di sviluppare ulteriormente questa tecnologia per consentire lo screening genomico in cui si elimina o si attiva indipendentemente ogni gene nel genoma umano per identificare tutti i potenziali fattori host dell’HIV. Questi dati rappresenterebbero un pezzo critico nel puzzle, che li porterebbe ancora più vicino a strategie curative.
