CRISPR e Malaria: Abbiamo Smascherato un Complice del Parassita e Trovato una Nuova Arma!

Ehilà, appassionati di scienza e curiosi! Oggi voglio raccontarvi una storia che ha dell’incredibile, una di quelle scoperte che ti fanno dire: “Wow, la scienza è davvero pazzesca!”. Parliamo di malaria, un nemico subdolo che affligge milioni di persone, e di come, armati di forbici molecolari super precise, siamo riusciti a svelare uno dei suoi trucchi e, forse, a trovare un nuovo modo per combatterla. Tenetevi forte, perché stiamo per fare un viaggio nel mondo microscopico dei globuli rossi e dei parassiti.

Un Nemico Sempre Più Furbo: La Resistenza ai Farmaci

Come sapete, la malaria è causata da un parassita, il Plasmodium, che si fa ospitare dai nostri globuli rossi. Per anni abbiamo cercato di sconfiggerlo con vari farmaci, ma questo piccolo diavolo è un maestro del trasformismo: muta, si adatta e sviluppa resistenze, rendendo le nostre armi meno efficaci. È una corsa continua, e noi scienziati siamo sempre alla ricerca di nuove strategie. Una delle più promettenti? Invece di colpire direttamente il parassita, perché non rendere la “casa” – cioè i nostri globuli rossi – meno accogliente? Questo è quello che chiamiamo un approccio “host-directed”, cioè mirato all’ospite.

L’Indiziato Speciale: La Proteina Kell

Tra le tante proteine presenti sulla superficie dei nostri globuli rossi, ce n’è una che ha attirato la nostra attenzione: la proteina Kell. Forse ne avete sentito parlare in relazione ai gruppi sanguigni; dopo il sistema ABO, quello Kell è il più immunogenico nelle trasfusioni. Ma Kell non è solo un “marcatore”; ha una struttura che ricorda una famiglia di enzimi chiamati endopeptidasi zinco-dipendenti. In parole povere, potrebbe agire come una sorta di “forbice molecolare” sulla superficie cellulare, e sospettavamo che il parassita della malaria potesse sfruttare questa sua attività per invadere i globuli rossi.

Ingegneria di Precisione: Entra in Scena CRISPR/Cas9

Per verificare la nostra ipotesi, dovevamo fare una cosa: eliminare Kell dai globuli rossi e vedere cosa succedeva. Facile a dirsi, ma i globuli rossi maturi non hanno un nucleo, quindi modificarli geneticamente è un’impresa. Qui entra in gioco la nostra arma segreta: la linea cellulare BEL-A. Si tratta di cellule progenitrici eritroidi, cioè cellule “bambine” che possono essere coltivate in laboratorio e poi indotte a diventare reticolociti (globuli rossi giovani). E la cosa fantastica è che queste cellule BEL-A si possono modificare geneticamente!
Abbiamo quindi usato la rivoluzionaria tecnica CRISPR/Cas9 – quelle famose forbici molecolari – per “tagliare via” il gene Kell dalle cellule BEL-A. Immaginate un sarto incredibilmente preciso che rimuove un singolo filo da un tessuto intricatissimo senza danneggiare il resto. Ecco, CRISPR ci permette di fare proprio questo a livello di DNA.
Dopo aver creato le nostre cellule BEL-A “Kell-null” (cioè senza Kell), le abbiamo fatte differenziare in reticolociti e abbiamo controllato: Kell era sparito, ma altre proteine importanti sulla superficie dei globuli rossi, come la Banda 3 o le Glicoforine A e C, erano ancora lì, al loro posto. Questo era fondamentale per essere sicuri che gli effetti osservati fossero dovuti solo all’assenza di Kell.

La Prova del Nove: L’Invasione Parassitaria

E ora, il momento della verità. Abbiamo messo i nostri reticolociti Kell-null a contatto con il Plasmodium falciparum, la specie più letale di parassita malarico. Ebbene, i risultati sono stati sorprendenti: l’invasione dei reticolociti senza Kell era ridotta di circa il 60% rispetto ai reticolociti normali! Questo ci ha dato una forte indicazione che Kell gioca un ruolo cruciale nell’aiutare il parassita a entrare nelle cellule.
Ma c’era di più. Abbiamo confermato che Kell ha effettivamente un’attività enzimatica (proteasica) sulla superficie dei globuli rossi. E se questa attività fosse il vero “gancio” per il parassita?

Un Farmaco Inatteso: Il Thiorphan

Per rispondere a questa domanda, abbiamo cercato un inibitore, una sostanza capace di bloccare l’attività enzimatica di Kell. E l’abbiamo trovato: il Thiorphan. Si tratta di un inibitore delle metallo-endopeptidasi che, guarda caso, inibisce specificamente l’attività di Kell.
Abbiamo quindi trattato globuli rossi normali con Thiorphan e poi li abbiamo esposti al parassita. Risultato? L’invasione parassitaria era significativamente ridotta, in modo simile a quanto osservato con i globuli rossi Kell-null. E quando abbiamo trattato i globuli rossi Kell-null con Thiorphan, non c’era un’ulteriore riduzione dell’invasione. Questo significa che l’effetto antimalarico del Thiorphan passa proprio attraverso il blocco dell’attività di Kell! È stato come scoprire la chiave che il parassita usa per aprire la porta del globulo rosso, e il Thiorphan è la sostanza che inceppa la serratura.
Abbiamo anche visto che il Thiorphan è efficace contro ceppi di malaria sia sensibili che resistenti alla clorochina (un vecchio farmaco antimalarico), e questo è un enorme vantaggio.

La Natura ci Dà un Suggerimento

C’è un altro aspetto affascinante. Ci siamo chiesti: se Kell è così importante per il parassita, è possibile che nelle zone dove la malaria è molto diffusa, l’evoluzione abbia favorito persone con meno Kell sui globuli rossi? Siamo andati a vedere, analizzando campioni di sangue di persone provenienti da regioni endemiche per la malaria in India (Tripura) e confrontandoli con campioni da aree non endemiche (Delhi). E indovinate un po’? Le persone nelle aree endemiche avevano livelli di espressione di Kell significativamente più bassi sui loro eritrociti! Non solo, ma i loro globuli rossi mostravano anche una minore attività enzimatica di Kell e una maggiore sensibilità all’effetto antimalarico del Thiorphan. Sembra proprio che il parassita eserciti una pressione selettiva, favorendo chi ha “naturalmente” meno porte d’ingresso Kell.

Dalla Provetta ai Modelli Viventi (e un Farmaco Già Approvato!)

Ok, i risultati in provetta erano entusiasmanti, ma funzionerà anche in un organismo complesso? Abbiamo testato il Thiorphan su modelli murini (topolini) infettati con la malaria. E sì, il trattamento ha ridotto significativamente la parassitemia (la quantità di parassiti nel sangue) e ha migliorato la sopravvivenza degli animali! C’è stato un ritorno dei parassiti dopo un po’, il che suggerisce che dobbiamo studiare meglio i dosaggi e la farmacocinetica, ma la strada è promettente.
Ma la ciliegina sulla torta è un’altra: il Thiorphan ha un “fratello maggiore”, il Racecadotril. Il Racecadotril è un profarmaco del Thiorphan, il che significa che una volta ingerito si trasforma in Thiorphan nel corpo. E la cosa fantastica è che il Racecadotril è un farmaco già approvato per trattare la diarrea, con un ottimo profilo di sicurezza! Abbiamo testato anche il Racecadotril nei nostri topolini malarici, e anche lui ha mostrato una potente attività antimalarica, riducendo la parassitemia e aumentando la sopravvivenza. Questo è importantissimo, perché “riproporre” un farmaco già esistente per una nuova malattia può accelerare enormemente il suo arrivo ai pazienti.

Cosa Significa Tutto Questo e Quali Sono i Prossimi Passi?

Questa ricerca, a mio parere, è un passo avanti gigantesco. Abbiamo dimostrato che:

• La proteina Kell è un fattore ospite cruciale che il Plasmodium falciparum sfrutta per invadere i globuli rossi.
• L’attività enzimatica di Kell è il meccanismo chiave in questo processo.
• L’inibitore Thiorphan, e il suo profarmaco Racecadotril, possono bloccare questa attività e mostrano una potente efficacia antimalarica in vitro e in vivo.
• Esiste una possibile pressione evolutiva nelle aree endemiche che porta a una minore espressione di Kell, conferendo una sorta di protezione naturale.

Certo, la strada è ancora lunga. Dobbiamo capire meglio i dettagli dell’interazione tra Kell e le proteine del parassita, ottimizzare i dosaggi dei farmaci, studiare possibili meccanismi di resistenza (anche se colpire un fattore dell’ospite dovrebbe renderla più difficile per il parassita) e, ovviamente, passare a studi clinici sull’uomo. L’utilizzo di modelli murini knockout per Kell (topi senza il gene Kell) sarà fondamentale per valutare appieno l’impatto dell’inibizione di Kell e la sicurezza a lungo termine.
Inoltre, la possibilità di coltivare e modificare geneticamente i precursori dei globuli rossi apre scenari incredibili per studiare la biologia eritrocitaria e le interazioni ospite-parassita, anche se i costi di produzione di questi reticolociti in laboratorio sono ancora un ostacolo per esperimenti su larga scala.

La nostra scoperta non solo aggiunge un tassello importante alla comprensione di come la malaria riesca a infettarci, ma apre anche la porta a una nuova classe di terapie antimalariche “host-directed”. In un’epoca in cui la resistenza ai farmaci è una minaccia crescente, trovare nuovi bersagli e nuove strategie è più cruciale che mai. E chissà, forse un giorno un farmaco che agisce su Kell, come il Racecadotril, potrebbe diventare uno strumento prezioso nella lotta globale contro questa malattia devastante.
È entusiasmante pensare che, partendo da un’intuizione sulla funzione di una proteina e usando tecnologie all’avanguardia come CRISPR, siamo arrivati a identificare un potenziale trattamento con un farmaco già esistente. La scienza, amici miei, non smette mai di sorprenderci!

Fonte: Springer