Possibili applicazioni del sistema CRISPR/Cas9 come terapia genica per la cura della Malattia di Parkinson

Le CRISPR acronimo di “clustered regularly interspaced short palindromic repeats” sono una componente base del sistema CRISPR/Cas di cui la versione più nota è detta CRISP/Cas9. Tale sistema costituisce uno strumento di editing genomico scoperto inizialmente come sistema di difesa adattiva in batteri e archei, che ad oggi offre innumerevoli vantaggi rispetto agli altri metodi convenzionali (ZNF, TALEN) a livello di costi, efficienza e facilità d’utilizzo. Il sistema è composto principalmente da una ribonucleoproteina costituita dalla nucleasi Cas9 e da un RNA guida di circa 20 nucleotidi (sgRNA), che è in grado di identificare una sequenza trinucleotidica PAM (Protospacer Adjacent Motifs) altamente presente nel genoma (5’-NGG-3’). Questa sequenza viene riconosciuta solo se è preceduta da una sequenza complementare al sgRNA e, in caso di riconoscimento, viene realizzata la rottura a doppio filamento (double-strand-breaks, DSB). I DSB indotti nel sito bersaglio del DNA possono essere riparati attraverso il meccanismo di riparazione diretta omologa (HDR) oppure tramite il meccanismo di riparazione non omologa (NHEJ), entrambi processi endogeni di auto-riparazione. Negli ultimi anni, numerosi studi clinici e di laboratorio hanno rivelato il ruolo del sistema CRISPR/Cas9 nello studio e trattamento di numerose malattie neurologiche, compresa la malattia di Parkinson, per il quale attualmente disponiamo di opzioni terapeutiche non modificanti la malattia ma efficaci nel contenimento della sintomatologia. La malattia di Parkinson (PD), o semplicemente Parkinson, è una malattia neurodegenerativa a lungo termine che colpisce principalmente il sistema nervoso centrale, sia a livello motorio che non motorio. I sintomi caratterizzanti sono tremore, lentezza dei movimenti, rigidità e difficoltà di equilibrio a cui può seguire l’insorgere di sintomi non motori come demenza, cadute e disturbi neuropsichiatrici, anomalie del sonno, psicosi, sbalzi d'umore o cambiamenti comportamentali. I sintomi della malattia di Parkinson sono tipicamente causati dalla morte prematura dei neuroni dopaminergici nella substantia nigra pars compacta (SNpC) del cervello associata alla presenza di inclusioni citoplasmatiche proteiche che derivano dall’aggregazione dell’α-sinucleina (α-syn) chiamate "corpi di Lewy. Si è compreso che le caratteristiche patologiche della malattia di Parkinson derivano da una complessa interazione tra fattori genetici e ambientali. Solo in una minoranza dei casi (circa il 10%), la malattia di Parkinson può essere associata a fattori genetici e ereditarietà familiare. Questi casi familiari sono stati attribuiti a mutazioni in geni come i geni SNCA (codifica per alfa-sinucleina), il gene Parkin (PRKN; anche noto come PARK2), la leucina ripetuta chinasi-2 (LRRK2), la chinasi putativa indotta da PTEN (PINK1) e DJ-1 (o PARK7). Questi geni identificati sono diventati candidati di interesse per un potenziale intervento di editing genomico. In questa tesi si riportano due esempi sperimentali di applicazioni del sistema CRISPR/Cas9 nella correzione dei pathway metabolici alterati implicati nella patogenesi della malattia di Parkinson. Ad oggi, sono ancora diversi i limiti di questo sistema di editing genomico in relazione alle sue possibili applicazioni terapeutiche ma le prospettive future sono di superare queste limitazioni per poterne estendere l’utilizzo anche al trattamento di altre patologie genetiche.