Integrazione sito-specifica e correzione genica mirata

Il grande potenziale del trasferimento di geni terapeutici mediante vettori integranti è stato recentemente confermato in numerose sperimentazioni cliniche. Poiché questi vettori si inseriscono casualmente nel genoma umano essi potrebbero alterare in maniera imprevedibile la trascrizione dei geni vicini al sito di inserzione. Per ovviare a questo problema, è stata sviluppata recentemente una nuova tecnologia che permette di inserire un gene terapeutico all'interno di un sito predeterminato del genoma umano. Questo approccio si basa sull'utilizzo delle Zinc-Finger Nucleasi (ZFN), proteine ingegnerizzate che si legano ad una sequenza specifica del DNA genomico dove mediano l'inserimento del gene terapeutico. In studi precedenti abbiamo dimostrato come questa tecnologia permetta sia di correggere mutazioni patogenetiche in situ sia di inserire geni terapeutici in siti del DNA umano selezionati a priori. In questo progetto caratterizzeremo i meccanismi molecolari che qualificano un sito genomico umano come ideale per l'integrazione sito-specifica, sia in termini di biosicurezza sia di efficacia. L'identificazione di siti che corrispondano a queste caratteristiche ci permetterà di sviluppare nuove modalità di trasferimento genico a basso impatto sul genoma, che saranno utilizzate per innumerevoli approcci in terapia genica. Utilizzeremo inoltre la tecnologia delle ZFN per correggere le mutazioni alla base di due gravi malattie genetiche, la disfunzione del sistema immunitario, poliendocrinopatia ed enteropatia legata al cromosoma X (IPEX) e l'immunodeficienza combinata grave legata al cromosoma X (SCID-X1). Per raggiungere questo obbiettivo nei linfociti e nelle cellule staminali ematopoietiche di paziente studieremo come migliorare ulteriormente la specificità delle ZFN e la loro efficacia. Infine, correggeremo le mutazioni patogenetiche in cellule adulte della cute di paziente che saranno riprogrammate a cellule staminali pluripotenti (iPS). Data la capacità delle iPS di rinnovarsi indefinitamente e di differenziare in diversi tipi cellulari, queste cellule rappresenteranno una sorgente illimitata di staminali ematopoietiche funzionali per la terapia genica e cellulare. In conclusione, il raggiungimento di questi obiettivi permetterà di sviluppare nuovi approcci di correzione genica in medicina rigenerativa utilizzabili per il trattamento di numerose malattie genetiche.