TCR gene Editing: per sconfiggere del sangue

Unlavoro a firma dei ricercatori del San Raffaele di Milano è pubblicato oggi su NatureMedicine . Lostudio, frutto del lavoro di un team di ricercatori multidisciplinaree internazionale guidato da ChiaraBonini responsabile dell'Unità di Ematologia sperimentale del SanRaffaele, in collaborazione con Luigi Naldini Direttore dell'IstitutoSan Raffaele Telethon per la Terapia Genica, hapermesso di mettere a punto una nuova tecnica di immunoterapiacellulare adottiva per il cancro, definita TCR geneEditing disegnata per attaccare e sconfiggere più efficacemente i tumori delsangue.

L'immunoterapia cellulare adottiva si è dimostrata efficace inpazienti con alcuni tipi di tumore, anche in stadio avanzato. Questoapproccio si basa sul presupposto che il sistema immunitario èun'arma molto potente e può essere utilizzato nella terapia deitumori. Negli ultimi decenni infatti sono stati condotti studiclinici sperimentali basati sulla somministrazione a pazienti contumori di cellule del sistema immunitario, chiamati linfociti T,alcuni dei quali sono in grado di riconoscere ed eliminare le celluletumorali.

Infattiogni linfocita T è specifico per un determinato antigene (piccoloframmento di una proteina). Ciò significa che nel nostro organismoci sono tanti linfociti T diversi, che riconoscono antigeni diversicome antigeni virali o fungini. Essi, grazie alla loro specificitàdi riconoscimento, ci difendono da molte malattie, eliminando, adesempio, virus e funghi. Cosa conferisce la specificità? Il"recettore dei linfociti T" (TCR), ovvero una molecola presentesulla superficie del linfocita T composta da due catene legate traloro. Ogni linfocita esprime un solo tipo di TCR, diverso da quellodegli altri linfociti T presenti nello stesso individuo. I linfocitiche riconoscono antigeni tumorali possono attaccare le celluletumorali. Purtroppo sono molto rari e spesso non bastano pereliminare il tumore.

TCR geneEditing è"l'evoluzione" di TCR GeneTransfer ,una procedura che permette di generare rapidamente un numero elevatodi linfociti T specifici per un determinato tumore. I linfocitianti-tumorali sono generati in laboratorio tramite il trasferimentogenico ,nei linfociti T di un paziente, dei geni di un TCR anti-tumorale,preventivamente isolato in laboratorio dai rari linfocitianti-tumorali. Questi linfociti tumore-specifici prodotti inlaboratorio, tuttavia, differiscono da quelli naturali poichèpresentano due diversi tipi di TCR, quello endogeno (presente giàprima del trasferimento genico) e quello esogeno, anti-tumorale che èstato introdotto tramite la manipolazione genetica. La presenza di 2TCR diversi sulla stessa cellula comporta sia problemi di efficaciache di sicurezza. Il TCR anti-tumorale deve infatti competere conquello endogeno per accedere alla membrana cellulare e dunque perpoter riconoscere il tumore. I linfociti generati con questatecnologia sono dunque meno efficaci rispetto ai rari linfocitianti-tumorali che originano naturalmente.

Inoltre,poiché ogni TCR è formato da due catene, i linfociti prodottitramite TCR-genetransfer esprimono quattro diverse catene che possono appaiarsi in modoscorretto formando nuovi TCR con specificità imprevedibili chepossono riconoscere e danneggiare tessuti sani del paziente,provocando reazioni di autoimmunità.

Iricercatori del San Raffaele, hanno superato i limiti di TCR GeneTransfer e messo a punto "TCR-geneediting" una procedura attraverso la quale è possibile, sostituire il TCRendogeno con il TCR anti-tumorale, generando un numero elevato dilinfociti che esprimono alti livelli del solo TCR anti-tumorale.Questa tecnologia consente dunque di produrre, potenzialmente perogni paziente, linfociti T efficaci e sicuri quanto i linfociti Tanti-tumorali naturali.

Ciòè stato possibile grazie all'utilizzo di ZincFinger Nucleases (ZFN), molecole artificiali in grado di riconoscere sequenzespecifiche di DNA (scelte a priori dagli scienziati) e di provocaretagli nella sua doppia elica. Questo taglio nel DNA provocato dalleZFN interrompe l'informazione genetica e rende la cellula incapacedi produrre la proteina codificata dal gene colpito dalle ZFN.L'editing del DNA con le ZFN e' stato applicato alla terapiagenica per la prima volta dal gruppo di Luigi Naldini ed e' statoriconosciuto come "metodo dell'anno" alla fine del 2011 dallarivista Nature.

AffermaChiara Bonini coordinatrice del nuovo studio e responsabiledell'Unità di Ematologia Sperimentale dell'IRCCS San Raffaele:" Ilpasso successivo per questa strategia innovativa per l'immunoterapiadel cancro, ancora in fase preclinica, è la produzione di reagenti eprotocolli utilizzabili in contesto clinico."

Idue giovani primi autori di questo studio, Elena Provasi e PietroGenovese, riceveranno oggi a Ginevra il prestigioso van Bekkum Award,dalla Società Europea di Trapianto di Midollo (EBMT).

EditingT cell specificity towards leukemia by zinc-finger nucleases andlentiviral gene transfer. NatureMedicine, April 1st, 2012 online publication

ElenaProvasi ^1,3,* ,Pietro Genovese ^2,3,* ,Angelo Lombardo ² ,Zulma Magnani ¹ ,Pei-Qi Liu ⁴ ,Andreas Reik ⁴ ,Victoria Chu ⁴ ,David E. Paschon ⁴ ,Lei Zhang ⁴ ,Jurgen Kuball ^5,6 ,Barbara Camisa ¹ ,Attilio Bondanza ¹ ,Giulia Casorati ⁷ ,Maurilio Ponzoni ⁸ ,Fabio Ciceri ^9,1 ,Claudio Bordignon ³ ,Philip D. Greenberg ⁵ ,Michael C. Holmes ⁴ ,Philip D. Gregory ⁴ ,Luigi Naldini ^2,3 ,Chiara Bonini ^1,3,9 .

1. Experimental Hematology Unit, Division of Regenerative Medicine, Gene Therapy and Stem Cells, Program of Immunology, Gene Therapy and Bio-Immunotherapy of Cancer, Leukemia Unit, San Raffaele Scientific Institute, Milan, Italy.

2. San Raffaele Telethon Institute for Gene Therapy, Division of Regenerative Medicine, Gene Therapy and Stem Cells, San Raffaele Scientific Institute, Milan, Italy.

3. Vita Salute San Raffaele University, Milan, Italy.

4. Sangamo BioSciences Inc., Richmond, USA.

5. Fred Hutchinson Cancer Research Center and University of Washington, Seattle, USA.

6. Current address: Department of Hematology and Immunology, UMC Utrecht, The Netherlands

7. Experimental Immunology Unit, Division of Immunology, Transplantation and Infectious Diseases, Program of Immunology, Gene Therapy and Bio-Immunotherapy of Cancer, San Raffaele Scientific Institute, Milan, Italy.

8. Department of Pathology, Leukemia Unit, San Raffaele Scientific Institute, Milan, Italy.

9. Hematology Clinical Unit, Division of Regenerative Medicine, Gene Therapy and Stem Cells, San Raffaele Scientific Institute, Milan, Italy.