Negli Stati Uniti, una persona su otto di 12 anni o più ha una perdita dell’udito in entrambe le orecchie. Mentre le tecnologie come gli apparecchi acustici e gli impianti cocleari possono amplificare il suono, non possono correggere il problema. Ma l’editing genico potrebbe — le anomalie genetiche contribuiscono alla metà di tutti i casi. Due anni fa, Yeh e David R. Liu, Thomas Dudley Cabot professore di scienze naturali e un membro del Broad Institute e l’Howard Hughes Medical Institute, riparato una mutazione dominante e impedito la perdita dell’udito in un modello di mouse per la prima volta. Ma, ha detto Liu, “La maggior parte delle malattie genetiche non sono causate da mutazioni dominanti, sono causate da quelle recessive, compresa la maggior parte delle perdite di udito genetiche.”
Ora, Liu, Yeh e i ricercatori della Harvard University, il Broad Institute, e l’Howard Hughes Medical Institute hanno raggiunto un altro primo risultato: Hanno ripristinato l’udito parziale ai topi con una mutazione recessiva nel gene TMC1 che causa sordità completa, il primo esempio di successo di editing del genoma per fissare una mutazione recessiva che causa malattie.
Mutazioni dominanti di malattia, cioè quelle che sporcano solo una delle due copie del corpo di un gene, in qualche modo sono più facili da attaccare. Metti fuori gioco la copia cattiva, e quella buona può venire in soccorso. “Ma per le malattie recessive”, ha detto Liu, “non è possibile farlo. Per definizione, l’allele recessivo significa che hai due copie cattive. Quindi, non si può semplicemente distruggere la copia cattiva”. Per sentire, gli animali si affidano alle cellule ciliate dell’orecchio interno, che si piegano sotto la pressione delle onde sonore e inviano impulsi elettrici al cervello. La mutazione recessiva di TMC1 che Liu e Yeh speravano di correggere ha causato un rapido deterioramento di quelle cellule ciliate, portando a una sordità profonda a sole 4 settimane di età.
Jeffrey Holt, professore di otorinolaringoiatria e neurologia alla Harvard Medical School e autore dell’articolo, ha trattato con successo la sordità legata a TMC1 con la terapia genica – hanno inviato cellule con versioni sane del gene tra quelle non sane per contrastare la mutazione che causa la malattia. Ma Volha (Olga) Shubina-Aleinik, un borsista post-dottorato nel laboratorio di Holt, ha detto che la terapia genica può avere una durata limitata. “Questo è il motivo per cui abbiamo bisogno di tecniche più avanzate come il gene editing, che può durare tutta la vita.”
Yeh ha passato anni a progettare un editor di basi che potrebbe trovare e cancellare la mutazione che causa la malattia e sostituirla con il codice corretto del DNA. Ma anche dopo aver dimostrato buoni risultati in vitro, c’era un problema: i base editor sono troppo grandi per essere inseriti nel veicolo di consegna tradizionale, il virus adeno-associato o AAV. Per risolvere questo problema, il team ha diviso l’editor di basi a metà, inviando ogni pezzo con il proprio veicolo virale. Una volta all’interno, i due virus dovevano coinfettare le stesse cellule dove le due metà dell’editor di base si sarebbero ricongiunte per trovare il loro obiettivo. Nonostante l’ingresso labirintico, l’editor ha dimostrato di essere efficiente, causando solo un minimo di cancellazioni o inserzioni indesiderate.
“Abbiamo visto pochissime prove di editing fuori bersaglio”, ha detto Liu. “E abbiamo notato che gli animali modificati avevano una morfologia delle cellule ciliate molto conservata e la trasduzione del segnale, cioè le cellule ciliate, le cellule critiche che convertono le onde sonore in segnali neuronali, apparivano più normali e si comportavano più normalmente”: Ha battuto le mani. I topi che in precedenza avevano perso tutte le capacità uditive, saltarono e si voltarono a guardare. I test formali hanno rivelato che l’editor di base ha funzionato, almeno in parte: I topi trattati avevano parzialmente ripristinato l’udito e potevano rispondere a suoni forti e anche ad alcuni suoni medi, ha detto Yeh.
Ovviamente, c’è ancora molto lavoro da fare prima che il trattamento possa essere usato negli esseri umani. Le cellule non modificate hanno continuato a morire, causando il ritorno della sordità anche dopo che l’editor di base ha ripristinato la funzione delle altre.
Ma lo studio ha anche dimostrato che il metodo di consegna clandestino AAV funziona. Liu sta già usando AAV per affrontare altre malattie genetiche, tra cui la progeria, l’anemia falciforme e le malattie motorie degenerative. “Stiamo effettivamente andando dopo un bel po’ di malattie genetiche ora, comprese alcune importanti che hanno causato un sacco di sofferenza e eccitato comunità piuttosto appassionate di pazienti e famiglie di pazienti a fare qualsiasi cosa per trovare un trattamento”, ha detto Liu. “Per la progeria, non c’è una cura. I migliori trattamenti estendono la vita media di un bambino da circa 14 a 14,5 anni.”
Per Yeh, il cui amico non ha ancora una risposta, tanto meno una cura per la sua perdita di udito, la sordità genetica è ancora il suo obiettivo primario. “C’è ancora molto da esplorare”, ha detto. “C’è così tanto di sconosciuto.”