RNAi nella ricerca e nella medicina
La scoperta che i geni possono essere silenziati da segmenti di dsRNA che vengono introdotti nelle cellule in coltura di tessuti ha rivoluzionato lo studio della funzione genica. Il silenziamento genico tramite dsRNA fa uso del macchinario cellulare naturale che è coinvolto nell’elaborazione dei miRNA nelle cellule eucariotiche. Per esempio, ogni dsRNA viene scisso in piccoli pezzi dall’enzima DICER. Questi pezzi sono chiamati RNA brevi interferenti (siRNA) e sono lunghi circa 20-25 nucleotidi. Simile al miRNA, il siRNA si lega al RISC e taglia le sequenze mirate di mRNA.
Ci sono diversi tipi di dsRNA sintetici che possono essere impiegati per interrompere la funzione genica. Le molecole comunemente usate includono il siRNA, che bypassa la scissione del DICER, e lo small hairpin RNA (shRNA), che in realtà è un filamento di RNA contenente due segmenti unici di siRNA che è piegato in un doppio filamento, con i nucleotidi adiacenti uniti attraverso il riscaldamento (ricottura) piuttosto che l’accoppiamento di basi complementari. Questo crea una struttura che assomiglia a una forcina perché ha un anello stretto a un’estremità. All’interno di una cellula, lo shRNA viene scisso nei suoi due siRNA componenti dal DICER.
RNAi è uno strumento di ricerca eccezionalmente potente. I dsRNA sintetici sono progettati per impedire l’espressione di geni specifici, permettendo così ai genetisti di manipolare l’attività dei geni per capire meglio le loro funzioni. Inoltre, i geni anormalmente iperattivi contribuiscono ad alcune malattie umane, e mettere a tacere questa attività usando l’RNAi è diventata un’importante area di indagine. L’RNAi viene esplorato come forma di trattamento per una varietà di malattie, tra cui la degenerazione maculare, l’epatite, l’AIDS, la malattia di Huntington e il cancro.
Nella degenerazione maculare, le sequenze di RNA che bloccano la produzione di una proteina chiamata fattore di crescita endoteliale vascolare (VEGF) nelle cellule della retina possono inibire la crescita eccessiva dei vasi sanguigni della retina, che perdono e portano alla perdita della vista. I trattamenti RNAi per la degenerazione maculare prevedono l’iniezione di “RNA nudo” nell’occhio. Il termine RNA nudo è usato per distinguere questo approccio da quelli che impiegano vettori virali per introdurre dsRNA nelle cellule malate. Gli RNA interferenti incorporati nei vettori vengono studiati per la loro efficacia nel rallentare la crescita dei tumori. Per esempio, le trascrizioni dell’mRNA di geni noti per essere iperattivi in alcune forme di cancro servono come obiettivi utili per i trattamenti basati sull’RNAi, che possono mettere a tacere i geni iperattivi e rallentare la progressione della malattia.
Fattori come la garanzia che gli RNA interferenti raggiungano le cellule e che i vettori virali stessi non diano luogo a pericolosi effetti collaterali hanno complicato lo sviluppo delle terapie RNAi. Inoltre, le somiglianze di sequenza tra i geni possono portare al legame dei dsRNA a geni altrimenti correttamente funzionanti. Questo può portare al silenziamento di geni sani vitali per la normale funzione cellulare. Tuttavia, la tecnica rimane promettente per le applicazioni in medicina.
Kara Rogers