La perdita evolutiva di capacità metaboliche lascia talvolta l’essere umano moderno vulnerabile a condizioni che i nostri antenati remoti potrebbero non aver mai incontrato. Tale è il caso dell’iperuricemia, l’accumulo patologico di acido urico nei tessuti umani che sta alla base della gotta e di diversi disturbi metabolici correlati. Recenti ricerche presso la Georgia State University hanno ora impiegato la tecnologia di editing genetico CRISPR-Cas9 per reintrodurre un enzima uricasi funzionale negli epatociti umani, affrontando così una deficienza genetica emersa approssimativamente da venti a ventinove milioni di anni fa durante l’evoluzione degli ominidi.
L’enzima uricasi, o urato ossidasi, catalizza la conversione dell’acido urico nel composto più solubile 5-idrossiisourato, una trasformazione metabolica che rimane funzionale nella maggior parte dei lignaggi mammaliani. Tuttavia, durante il periodo Neogene, mutazioni nonsenso parallele introdussero codoni di arresto prematuro nel gene dell’uricasi dei primati, portando alla creazione di un pseudogene. Questo evento evolutivo elevò le concentrazioni sieriche di urato negli esseri umani dall’intervallo tipico mammaliano di 60-120 micromolare a livelli sostanzialmente superiori, predisponendo le popolazioni contemporanee all’artropatia cristallina che si manifesta come gotta, nonché alla steatosi epatica e alle complicazioni cardiovascolari.
Il team di ricerca ha ricostruito una versione ancestrale del gene dell’uricasi attraverso la modellazione computazionale delle sequenze evolutive preservate in specie mammaliane correlate. Impiegando le forbici molecolari CRISPR-Cas9, gli scienziati hanno integrato questa sequenza genetica debitamente ricostituita nel locus AAVS1 delle cellule epatiche umane. I risultati sperimentali hanno comportato conseguenze metaboliche notevoli: le concentrazioni intracellulari di urato sono diminuite marcatamente, e l’accumulo di trigliceridi indotto dal fruttosio negli epatociti è stato efficacemente prevenuto.
Per stabilire la robustezza di questi risultati al di là di semplici monostrati cellulari, gli investigatori hanno fatto progredire i loro esperimenti verso sferoidi epatici tridimensionali, che ricapitolano più fedelmente le proprietà architettoniche e funzionali del tessuto epatico intatto. All’interno di queste strutture organoidi, l’enzima uricasi reintrodotto non solo ha ridotto i livelli di urato, ma si è anche localizzato correttamente nei perossisomi, i compartimenti subcellulari dove l’ossidazione dell’urato avviene naturalmente. Questo trafficking subcellulare suggerisce che l’enzima antico mantiene sequenze di riconoscimento appropriate per il targeting intracellulare, nonostante la sua prolungata assenza dal genoma dei primati.
Le implicazioni si estendono ben oltre la gestione della gotta. L’iperuricemia presenta associazioni epidemiologiche rilevanti con l’ipertensione e la patologia cardiovascolare, con livelli elevati di urato riscontrati nel venticinque-cinquanta percento dei pazienti ipertesi e con una prevalenza che raggiunge quasi il novanta percento nei casi di nuova diagnosi. Le opzioni terapeutiche attuali, inclusi gli antinfiammatori non steroidei e le uricasi derivate da altri organismi e somministrate esogenamente, mostrano un’efficacia variabile e possono indurre risposte immunogeniche. Un approccio di genome editing che ripristini l’attività enzimatica endogena negli epatociti potrebbe superare tali limitazioni.
La futura traslazione in ambito clinico richiederà una dimostrazione di efficacia nei modelli animali, seguita da studi sull’uomo condotti in modo rigoroso. I meccanismi di somministrazione attualmente allo studio includono formulazioni a base di nanoparticelle lipidiche analoghe a quelle impiegate nelle terapie a RNA messaggero, l’iniezione epatica diretta o la modificazione ex vivo di cellule epatiche autologhe. Restano tuttavia da affrontare rilevanti considerazioni tecniche ed etiche prima che tali interventi possano ottenere l’approvazione regolatoria e una diffusa implementazione clinica. Il ripristino di un enzima assente da milioni di anni rappresenta, nondimeno, una notevole dimostrazione di come l’archeologia molecolare, integrata con le moderne metodologie di genome editing, possa infine ridefinire gli approcci terapeutici alle malattie metaboliche.
Paolo Rega
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