| |
19 aprile 2005
La tecnologia antisenso per stimolare l'espressione del gene SMN2
Dott. Adrian Krainer
Cold Spring Harbor Laboratory, New York
Il gene SMN2 è un obiettivo terapeutico eccellente perché è in grado di produrre la proteina SMN normale. Tuttavia, a causa di un processo denominato splicing dell’RNA, un piccolo, ma molto importante, frammento del gene SMN2 non è trasformato nella proteina. In sintesi, il DNA che codifica il gene SMN2 produce un trascritto di pre-mRNA. Questo è essenzialmente un duplicato esatto del DNA ma copiato in una forma molecolare un po' differente denominata RNA. L’RNA è ciò che viene utilizzato per produrre la proteina (il DNA non può essere usato per questo processo); tuttavia, solo una piccola percentuale del pre-mRNA contiene le informazioni che vengono utilizzate nella produzione di una proteina. Per fare un esempio, questo pre-mRNA potrebbe essere paragonato ad un libro che ha 20 capitoli; tuttavia le informazioni che sono importanti per una particolare ricetta si trovano nei capitoli 1, 4, 9 e 20; i capitoli rimanenti sono semplicemente roba di rifiuto e possono essere scartati. Ciò è essenzialmente quello che accade nello splicing dell’RNA. Le regioni importanti nelle quali sono situate le istruzioni per creare una particolare proteina si chiamano “esoni" e le sequenze che le separano sono chiamate "introni." La cellula è in grado di individuare gli esoni, riunirli e rimuovere le sequenze degli introni, formando un RNA pronto a dar luogo ad una proteina.
Purtroppo, nel caso del gene SMN2, c’è un errore che dice a quella cellula di gettare via "il capitolo" finale, o specificamente, l’esone 7.
Il Dott. Krainer aveva precedentemente indicato che la causa di questo errore nell'assemblaggio dell’RNA per la proteina SMN è dovuta alla rottura di un sito di legame per una particolare proteina di splicing che dice al meccanismo cellulare di includere l’esone 7 nell’RNA finale.
Questa proteina, che ha la responsabilità di dire alla cellula che l’esone 7 di SMN deve essere presente (in quanto "capitolo" importante), è denominata SF2/ASF. Questa proteina ha due parti: 1) una grande regione che lega una sequenza specifica dell’RNA come quella presente nell’esone 7 di SMN1; e 2) una più piccola porzione che è un dominio "attivatore". Il dominio attivatore è la parte della proteina che è coinvolta direttamente affinché l’esone 7 di SMN sia incluso nell’RNA finale. La proteina SF2/ASF ed altre sono essenziali per produrre la proteina SMN integrale; tuttavia, è altamente improbabile che una terapia per la SMA (o qualunque altra malattia) possa utilizzare un fattore di splicing totale quale SF2/ASF per il trattamento di una cellula. A questo scopo il Dott. Krainer ed i suoi colleghi hanno sviluppato delle nuove piccole molecole sintetiche destinate a stimolare l'espressione di SMN2. Queste molecole non sono farmaci di per sé, piuttosto sono molecole appositamente progettate per essere concettualmente simili a SF2/ASF. Queste molecole includono un dominio legante l’RNA e un potente dominio di attivazione; tuttavia questi domini sono significativamente più piccoli dei domini simili rilevati in SF2/ASF.
Una distinzione cruciale fra la normale proteina SF2/ASF e le nuove piccole molecole è che "il dominio di legame dell’RNA" di questi piccoli frammenti è una molecola antisenso. La tecnologia antisenso è basata sulla natura biochimica degli acidi nucleici. In sostanza, il DNA e l’RNA sono composti da piccoli mattoncini denominati basi. Esistono soltanto quattro tipi di basi (G, A, T, C; la U sostituisce la T nelle sequenze dell’RNA) e ci sono regole precise per come le basi interagiscono tra loro. Per esempio, nel DNA a doppio filamento, la G forma un legame con la C, e la T (o U in RNA) forma un legame con la A. Basandosi su questi principi, il Dott. Krainer e i suoi colleghi hanno realizzato brevi frammenti di acido nucleico (NdT: oligonucleotidi) che sono "di complemento" alle basi che compongono l’esone 7 del gene SMN ed hanno analizzato sistematicamente i frammenti antisenso che si legavano all’esone 7 di SMN per identificare quelli che provocavano i livelli elevati (buoni) di proteina SMN integrale. Tutto ciò è stato realizzato in collaborazione con ISIS Pharmaceuticals, un'azienda specializza nella tecnologia antisenso. Questo metodo ha identificato 3 molecole antisenso che sembrano modificare il processo di splicing di SMN2, con conseguenti livelli elevati di SMN integrale dal gene SMN2.
(NdT: Come funzionano gli "oligonucleotidi antisenso"? Il farmaco viene costruito in laboratorio utilizzando una piccola catena di molecole - chiamate, appunto, nucleotidi - identiche a quelle che formano sia il DNA che l'RNA. Solo l'ordine è invertito. In altre parole, si utilizzano gli stessi mattoni, ma si costruisce un muro alla rovescia. Quando questa catena si inserisce in quella "vera" dell'RNA, essa crea una serie di errori che impediscono la traduzione delle istruzioni per la sequenza proteica contenuta in queste ultime).
(Articolo tratto da http://www.fightsma.com / libera traduzione di Michela Policella)
|
