Editing dell’epigenoma: si modulano i geni senza riscriverli

Immaginate una sorta di “navicella molecolare” (Crispr-Cas) dotata di un “gps satellitare” (il Rna guida), che le consente di posizionarsi in un punto preciso del genoma, dove è necessario modificare l’attività di un gene. Nel caso del gene editing tradizionale, piattaforme come Crispr-Cas9 – oggi le più utilizzate – sfruttano questo sistema per raggiungere una precisa sequenza del Dna e modificarla. La proteina Cas9 taglia, infatti, il mate-riale genetico nel punto desiderato, permettendo di inattivare un gene o correggere un’alterazione responsabile di una malattia.

Nel caso dell’editing dell’epigenoma invece, una variante della proteina Cas cataliticamente inattiva (come dCas9 che conserva la capacità di riconoscere una specifica sequenza di Dna, ma ha perso quella di tagliarla), consente al complesso di posizionarsi nel punto desiderato, ma invece di intervenire direttamente sul Dna, interviene sui meccanismi che regolano l’attività dei geni, cioè sull’insieme di modifiche chimiche e strutturali che controllano quali geni vengono accesi o spenti e con quale intensità. L’epigenoma appunto. Un cambio di paradigma rispetto alle terapie geniche note finora, perché non corregge necessariamente un errore nel Dna, ma modifica il modo in cui le istruzioni contenute nel genoma vengono lette dalla cellula. Modulare insomma, invece di riscrivere.

Una “vecchia” idea

“Un’idea nata oltre dieci anni fa, immaginata forse ancora prima dell’editing del genoma così come lo conosciamo oggi”, fa notare Angelo Lombardo, responsabile del gruppo di ricerca in Regolazione epigenetica e modificazione mirata del genoma presso l’Istituto San Raffaele Telethon per la Te-rapia Genica (SR-Tiget) e professore all’Università Vita-Salute San Raffaele di Milano.

“L’editing epigenetico comprende essenzialmente due tipi di intervento: accendere o spegnere l’espressione di un gene”, continua. “La tecnologia sfrutta proteine in grado di legarsi a una specifica sequenza di Dna e programmate per riconoscere il bersaglio desiderato. A queste vengono associati domini effettori che modificano l’assetto della cromatina e quindi l’epigenoma. È come intervenire su un interruttore: invece di modificare il Dna, si spegne il meccanismo che consente a quel gene di essere espresso”, precisa l’esperto che, insieme a Luigi Naldini, direttore del Sr-Tiget, aveva fondato lo spin-off Epsilen Bio, successivamente confluito nell’attuale biotech nChroma.

“La tecnologia alla base del silenziamento epigenetico stabile, cioè l’idea di utilizzare specifici domini effettori per spegnere in modo permanente un gene anche dopo un’espressione transitoria dell’editore, è nata nel nostro laboratorio, qui al Tiget”, chiarisce Lombardo.

L’editore epigenetico per il colesterolo

Prendiamo l’esempio di PCSK9, una proteina prodotta principalmente dal fegato che regola i livelli di colesterolo Ldl nel sangue. Già bersaglio di terapie avanzate che puntano a disattivarne la produzione in modo permanente o duraturo per ridurre drasticamente il colesterolo, è entrata anche nel mirino delle startup che lavorano sull’editing dell’epigenoma. Tra queste c’è anche nChroma Bio – di cui Lombardo è co-fondatore – che ha sviluppato un editore epigenetico capace di indurre la metilazione del Dna (cioè “l’aggiunta di piccoli gruppi metile su specifiche basi del Dna, una modifica che è normalmente associata al silenziamento dell’espressione genica”) nel gene umano PCSK9, silenziandone l’espressione. L’approccio è stato testato in uno studio preclinico i cui risultati sono stati pubblicati nel 2025 su Nature Medicine.

Ne è emerso che una singola somministrazione endovenosa di nanoparticelle lipidiche contenenti il Rna messaggero (mRna) codificante per l’editor epigenetico ha indotto nei topi transgenici un silenziamento pressoché completo del gene PCSK9, mantenuto per almeno un anno. Nelle scimmie, invece, il trattamento ha determinato una riduzione di circa il 70% del colesterolo Ldl. Lo studio ha inoltre dimostrato che l’effetto è potenzialmente reversibile grazie a un attivatore epigenetico mirato, progettato per demetilare lo stesso locus genomico.

Le differenze con il gene editing

Proprio la reversibilità dell’approccio è uno dei punti di forza dell’editing epigenetico, come sottolinea Lombardo, insieme all’effetto duraturo nel tempo. “L’approccio che abbiamo sviluppato permette di silenziare in modo stabile l’espressione di un gene, anche se gli editori vengono espressi solo transitoriamente”, chiarisce. “Possiamo, per esempio, somministrarli sotto forma di Rna, una molecola con un’emivita molto breve. L’Rna scompare rapida-mente dalla cellula, ma la modifica epigenetica che induce rimane e continua a mantenere il gene spento, potenzialmente per tutta la vita dell’individuo. Nonostante questo, è potenzialmente reversibile”.

L’editing epigenetico non è applicabile a tutte le malattie genetiche, ma quasi esclusivamente a quelle patologie per cui è terapeuticamente utile spegnere un gene che causa la malattia, come nel caso del colesterolo. O viceversa attivare un gene che riesca a compensare la funzione di quello mutato. Come idealmente nel caso dell’emoglobina fetale, la cui produzione può essere riattivata per compensare la carenza di emoglobina adulta che si ha con la beta-talassemia. Strategia per ora messa a punto solo con la modifica del genoma. “Il gene editing consente di fare molte più cose”, chiarisce Lombardo. “Le malattie in cui è sufficiente silenziare un gene sono numerose, ma probabilmente meno di quelle che richiedono la correzione di una mutazione. Per questo, almeno inizialmente, gran parte della ricerca si è concentrata sul gene editing”.

Un approccio più sicuro?

C’è poi il tema della sicurezza. Il vantaggio teorico è evidente: l’editing epigenetico non taglia il Dna, il che almeno sulla carta, potrebbe tradursi in un profilo di sicurezza più favorevole, soprattutto quando è necessario modificare contemporaneamente più geni, un approccio noto come multiplex editing. Nel gene editing tradizionale, infatti, intervenire simultaneamente su più bersagli significa introdur-re più rotture della doppia elica del Dna. Questo aumenta il rischio che si verifichino traslocazioni cromosomiche o altri riarrangiamenti genomici. Con l’editing epigenetico questo problema, almeno in teoria, non si pone.

“Detto questo – puntualizza Lombardo – parlare oggi di una tecnologia ‘sicura’ o ‘non sicura’ è ancora prematuro. Anche il gene editing è entrato in clinica solo da pochi anni e servirà ancora tempo per accumulare dati sufficienti sulla sicurezza a lungo termine. Possiamo però dire che l’assenza del taglio del Dna rappresenta certamente un vantaggio”.

I trial in corso

Sebbene sia una tecnologia relativamente giovane (i primi articoli pubblicati risalgono al 2012), anche l’editing epigenetico è già arrivato alle sperimenta zioni cliniche e c’è chi ipotizza anche che la prima terapia possa arrivare sul mercato già nel 2030. A sostenerlo in un articolo su Nature è Amber Salzman, Ceo di Epicrispr Biotechnologies, altra startup protagonista del settore, che sta portando avanti una terapia (EPI-321) per la distrofia muscolare facio-scapolo-omerale o Fshd, spesso causata dalla riduzione di una ripetizione nel Dna chiamata D4ZA.

Questa riduzione causa l’attivazione del gene DUX4 che produce una proteina tossica per i muscoli, causandone il deterioramento. EPI-321 induce la metilazione del Dna di D4Z4, spegnendo di conseguenza l’espressione di DUX4. La terapia è ora in fase di valutazione in un trial di fase I (NCT06907875) ed è già stata somministrata a sei dei partecipanti sui 12 previsti. I dati relativi ai primi tre partecipanti mostrerebbero – come riferito dall’azienda – che, a sei mesi dall’inizio dello studio, una singola dose della terapia ha causato un aumento statisticamente significativo della massa muscolare magra.

Gli studi sull’epatite B

È arrivata alle sperimentazioni cliniche anche nChroma che lo scorso gennaio ha avviato un trial di fase I/II per valutare sicurezza, tollerabilità, farmaco-cinetica, farmacodinamica ed efficacia della sua terapia epigenetica CRMA-1001 contro l’epatite B cronica (NCT07200193). “Le cose stanno procedendo velocemente” commenta Lombardo. “Per quanto riguarda la terapia per l’epatite B i primi pazienti sono già stati trattati con un editore epigenetico che utilizza lo stesso approccio sviluppato nel nostro laboratorio”.

Sullo stesso fronte è attiva anche Tune Therapeutics che ha sviluppato una terapia di silenziamento epigenetico, che secondo i dati presentati di recente dall’azienda, è stata in grado di ridurre i livelli dei marcatori dell’epatite B, fino a livelli non rilevabili in alcuni pazienti. Mentre Scribe Therapeutics, la società co-fondata da Doudna, ha sviluppato una piattaforma di editing epigenetico chiamata Elxr, anch’essa mirata al gene PCSK9. Obiettivi comuni – colesterolo ed epatite B – anche a Epigenic Therapeutics, con sede a Shanghai.

La sfida del delivery

Anche se l’approvazione della prima terapia basata su editing dell’epigenoma non sembra poi così lontana, restano però diversi aspetti su cui lavorare ulteriormente. Uno dei principali riguarda il delivery, una delle sfide storiche anche della terapia genica. Il problema è duplice: da una parte alcuni editori possono essere molecole di grandi dimensioni e difficili da inserire nei sistemi di trasporto disponibili; dall’altra resta complesso indirizzare in modo preciso il trattamento verso specifici tessuti e garantire che raggiunga un numero sufficiente di cellule bersaglio.

L’organo d’elezione resta oggi il fegato, perché le nanoparticelle lipidiche tendono ad accumularsi naturalmente in questo distretto. Una caratteristica che le rende, almeno allo stato attuale, una delle piattaforme di delivery più pro-mettenti secondo Lombardo.

Fonte: aboutpharma.com