Ricerca

Lo studio chiarisce i meccanismi epigenetici dietro le malattie autoimmuni

Ricercatori brasiliani utilizzano uno strumento di editing per indagare su un gene che svolge un ruolo chiave nell’eliminazione delle cellule autoaggressive e nel controllo dello sviluppo di malattie come il diabete di tipo 1.

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Questa è un’immagine immunofluorescente di mTEC, con il nucleo cellulare evidenziato in blu e i geni Aire mostrati come punti rossi.

Un gruppo di ricercatori dell’Università di San Paolo (USP) in Brasile ha utilizzato uno strumento di modifica del DNA chiamato CRISPR / Cas9 per manipolare i geni associati ai linfociti T autoaggressivi responsabili dell’induzione di malattie autoimmuni come la sindrome poliglandolare autoimmune di tipo 1 (APS -1) e diabete di tipo 1.

Il regolatore autoimmune o il gene “Aire” che agisce nelle cellule epiteliali del midollo timico (mTEC) è stato recentemente descritto avere un ruolo importante nel controllo dell ‘”autoimmunità aggressiva” – che è come viene definito quando il sistema immunitario umano talvolta non riconosce tessuti e organi come parti del corpo sano e li attacca intendendoli invasori dannosi.

“Per la prima volta, abbiamo usato CRISPR / Cas9 per bloccare Aire in mTEC murini coltivati ??e per studiare l’effetto della perdita della funzione di questo gene”, ha detto Geraldo Aleixo Passos , coordinatore del progetto di ricerca sostenuto dalla Fondazione di ricerca di San Paolo – FAPESP .

Professore presso la scuola di medicina Ribeirão Preto (FMRP) e la scuola odontoiatrica Ribeirão Preto (FORP), Passos afferma che l’uso di CRISPR / Cas9 apre importanti nuove prospettive di ricerca nel mimare le mutazioni di Aire riscontrate nei pazienti con malattie autoimmuni.

“Questo faciliterà enormemente la ricerca sugli effetti delle mutazioni patogenetiche dell’Aire”, ha affermato Passos. “I genomi umani e murini sono molto simili in termini di sequenze di DNA [oltre l’80% identici], quindi possiamo continuare a usare CRISPR / Cas9 sulle cellule murine per studiare i meccanismi di autoimmunità aggressiva negli esseri umani e, in futuro, forse cercare di controllarle.”

Un articolo pubblicato di recente in  Frontiers in Immunology mostra i principali risultati dello studio. La ricerca deriva anche da una tesi di laurea di Cesar Augusto Speck-Hernandez in FMRP-USP.

I pazienti APS-1 hanno Aire mutante

Come spiegato da Passos, la malattia autoimmune è scatenata da autoanticorpi (anticorpi diretti contro l’organismo) o da linfociti T autoaggressivi. Queste cellule, che hanno origine nei timociti, sono “istruite” nel timo (una ghiandola situata proprio dietro lo sterno nel mezzo del torace) per non attaccare elementi del loro stesso organismo.

Quando l’educazione fallisce, il timo permette ai linfociti T autoaggressivi di irradiarsi nel corpo e possono attaccare organi come le ghiandole surrenali  (che causano l’APS-1) o il pancreas, dove distruggono le cellule produttrici di insulina e causano lo sviluppo del diabete di tipo 1.

I ricercatori nel campo dell’immunologia associano sempre la funzione di Aire all’eliminazione dei timociti autoaggressivi, poiché i pazienti con APS-1, ad esempio, hanno mutazioni nella sequenza del DNA di questo gene, ma fino ad ora il legame non era mai stato dimostrato in modo inconfutabile.

“Abbiamo deciso di testare l’ipotesi che Aire fosse coinvolto nell’eliminazione dei timociti autoaggressivi controllando la loro adesione fisica o il contatto con mTECs. In assenza di contatto fisico con mTECs, i timociti autoaggressivi non sono eliminati”, ha affermato il coordinatore di FAPESP progetto.

Modifica del gene

I ricercatori sospettavano che se le mutazioni di Aire sono state trovate in pazienti con malattie autoimmuni, ciò significa che il gene ha perso la sua funzione di controllo dell’adesione tra mTEC e timociti autoaggressivi.

Hanno testato questa ipotesi utilizzando CRISPR / Cas9 per interrompere il DNA di Aire in mTEC murini e causare mutazioni nel gene le quali hanno fatto perdere la sua funzione originale.

Un gene deve essere completo e privo di mutazioni deleterie per funzionare correttamente. Quando il suo DNA viene interrotto usando CRISPR / Cas9, la cellula attiva un sistema di “riparazione” di emergenza per unire nuovamente i due fili prima che muoia. Poiché questo sistema di riparazione non è perfettamente efficiente, la cellula stessa può commettere errori nel sequenziamento del gene bersaglio e il risultato è una mutazione.

“Il gene bersaglio mutante di solito perde la sua funzione originaria, e questo causa qualche tipo di problema nella cellula mutante”, ha spiegato Passos.

Lo studio finanziato dal FAPESP ha scoperto che i mTEC di Aire-mutanti erano peggiori nell’aderire ai timociti rispetto ai loro omologhi normali (wild-type).

In uno studio precedente condotto nell’ambito della ricerca del maestro di Nicole Pezzi , sotto la supervisione di Passos, i ricercatori hanno usato una tecnica di silenziamento genica chiamata interferenza RNA per dimostrare che Aire controlla l’adesione tra mTEC e timociti.

“Queste nuove scoperte rafforzano la teoria secondo cui Aire è coinvolta nell’adesione tra mTEC e timociti, un processo chiave per l’eliminazione delle cellule autoaggressive e la prevenzione delle malattie autoimmuni”, ha affermato Passos, affiliato al Centro per la ricerca sulle malattie infiammatorie ( CRID) ), uno dei centri di ricerca, innovazione e diffusione ( RIDCS ) finanziato da FAPESP.

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