Tra i tanti rimedi ginnici e diete propinateci da esperti e non (paleo, no carb, digiuno intermittente, del gruppo sanguigno, …) in un futuro non troppo lontano qualcuno potrebbe perfino optare per la CRISPR, la tecnica di editing genetico che ha rivoluzionato la ricerca e ha dischiuso un enorme potenziale applicativo nel "mondo reale".
Beninteso non nella versione nota ai più, finalizzata a modificare in modo permanente il genoma, ma nella forma CRISPRa dove "a" indica l'attivazione del gene bersaglio (esiste anche la versione "i" finalizzata a inibire la trascrizione).
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| Confronto schematico tra la CRISPRa (attivante trascrizione genica), CRISPRi (repressione trascrizione gene bersaglio) e la versione di partenza in cui l'attività nucleasica è stata eliminata ("d" sta per dead, ad indicare che non possiede l'attività di taglio, irreversibile, del bersaglio pur mantenendo integra la sua specificità grazie alla "guida" a RNA) Image credit: tm.illinois.edu |
La CRISPRa/i è una tecnica recente (e in continuo sviluppo) ma ampiamente usata nei laboratori di ricerca, molto utile per regolare a piacimento e in modo reversibile l'espressione di uno o più geni bersaglio.
È stata anche testata in vivo su animali con discreto successo ma non è ancora matura (tranne forse in Cina ... dove del resto hanno perfino usato la CRISPR sugli embrioni umani) per un utilizzo pienamente controllato sugli umani.
L'idea di usarla per il trattamento dell'obesità risale al 2018 con uno studio pubblicato sulla rivista Science. Nel lavoro i ricercatori della UCSF dimostrarono che era possibile agire su alcuni geni espressi a livelli anormalmente bassi, una alterazione che predispone i topi all'obesità, forzandone l'espressione mediante CRISPRa; il complesso nucleoproteico necessario per la reazione veniva veicolato alle cellule bersaglio mediante un cargo virale (rAAV) in un modo non molto diverso dal vaccino anti-covid di AstraZeneca.
Il virus espleta la sola funzione di cargo per il trasporto delle informazione per la produzione del macchinario CRISPR progettato per revertire la aploinsufficienza dei geni Sim1 e Mc4r, causa della suddetta predisposizione.
Senza entrare nel dettaglio tecnico la CRISPRa si distingue dalla versione classica perché pur capace di identificare il bersaglio genico con estrema precisione, manca dell'attività nucleasica (necessaria per il taglio del bersaglio) ed è ha invece una "esca" proteica (activation domain) che richiama sul gene l'apparato trascrizionale, "pompando" così l'espressione dei geni difettosi.
Il nuovo studio pubblicato qualche settimana fa su Science Translational Medicine da un team di Harvard, torna sullo stesso problema (obesità) ma con un bersaglio diverso: riprogrammare il tessuto adiposo bianco in tessuto adiposo bruno.
Nota. Queste due tipologie di adipociti presenti nei mammiferi (in verità c'è anche il beige), derivano il nome da come appaiono al microscopio ma cosa più importante hanno funzioni molto diverse. Mentre il bianco (dominante nell'adulto) ha funzione di grasso di riserva, quindi un "magazzino" di energia da mobilizzare in caso di bisogno, quello bruno (meno che minoritario tranne che negli animali che vanno in letargo) è coinvolto nella termogenesi. Il colore bruno deriva dalla maggiore quantità di mitocondri presenti.
Il vero elemento che differenzia i due tipi di adipociti è la presenza nel bruno della proteina UCP1 (anche nota come termogenina) che agisce da vero e proprio disaccoppiante del circuito energetico, aumentando la permeabilità mitocondriale ai protoni. Quando i lipidi vengono ossidati per generare energia chimica (ATP) il gradiente elettrochimico mitocondriale risultante viene "cancellato" dall'azione permeabilizzante con il risultato di un ciclo futile: invece di energia chimica l'energia viene persa sotto forma di calore. Questo meccanismo di termogenesi viene detto "non da brivido" per distinguerlo dal processo classico risultante dalla contrazione muscolare, ed ha un ruolo chiave per il mantenimento della temperatura corporea nei cuccioli di mammifero e negli animali che vanno in letargo. Il processo è controllato dal simpatico attraverso i recettori B3-adrenergici; a riprova di questo, topi privati di questi recettori subiscono un fenomeno di transdifferenziazione del tessuto adiposo bruno, che si trasforma in tessuto adiposo bianco rendendoli massivamente obesi anche se sottoposti a maggiore attività fisica e a dieta normocalorica.
Il pannello in alto mostra i diversi tipi di cellule adipose al microscopio. Il pannello inferiore la vista al microscopio a fluorescenza che mostra la presenza della proteina UCP1
Image credit: Thereza Cristina Lonzetti Bargut et al (2017)
Nonostante il nome faccia pensare a due tessuti distinti in realtà sono spesso mischiati tra loro (con dominanza del bianco) ed è possibile la loro interconversione (nei due sensi) mediata da ormoni e altri fattori.
L'idea dei ricercatori di Harvard era di aumentare la quantità di adipociti bruni in modo che le riserve di grasso associate (derivanti dalla cattura dei lipidi circolanti) divenissero "combustibile" per generare calore invece di scorte di grasso.
Trasformare un adipocita da bianco a bruno impone forzare l'espressione del gene codificante per la proteina UCP1 che in queste cellule è spento. Due gli approcci possibili, entrambi centrati sulla CRISPRa:
- in vivo. Usare un carrier (virale o liposomico) per trasportare in modo specifico il cargo sul tessuto bersaglio;
- in vitro/coltura. Prelevare le cellule da modificare, coltivarle e modificarle.
Il primo è complicato dall'obbligo di centrare il bersaglio cellulare in modo molto selettivo mentre il secondo è più controllabile ed in grado di fornire dati sull'efficienza dell'approccio e questo ha decretato la sua scelta. Sebbene gli esperimenti siano stati fatti in topo le cellule di partenza sono umane così da ottenere un duplice risultato: fattibilità del processo e idoneità per futuri test su umani.
Dal tessuto adiposo umano sono stati isolati gli adipociti, messi in coltura e la UCP1 indotta mediante CRISPRa. Le cellule così modificate (HUMBLE da Human Brown-like) sono state trapiantate in topi nutriti con una dieta ricca di grassi. Come controllo sperimentale, cellule non modificate (controllo negativo) o adipociti bruni (controllo positivo).
Nelle 12 settimane successive al trapianto i topi che avevano ricevuto gli adipociti bianchi sono ingrassati mentre quelli che avevano ricevuto le cellule HUMBLE o gli adipociti bruni mantenevano il peso corporeo entro un intervallo ottimale e non mostravano sintomi diabetici tipicamente associati all'obesità.
Lo studio ha quindi fornito la prova di fattibilità dell'approccio.
In un prossimo futuro si potrà ipotizzare di prelevare un pezzetto di tessuto adiposo dalla persona da trattare, purificarne le cellule precursori e trattarle con CRISPRa in modo da ottenere cellule HUMBLE pronte e del tutto compatibili per il reinnesto nel paziente. Queste cellule, dotate di limitata capacità proliferativa prenderebbero il posto degli adipociti bianchi dissipando via via i depositi di grasso previa idonea stimolazione.
Come prima anticipato esiste anche la variante inibitoria della CRISPR.
La CRISPRi è stata usata in uno studio del 2019 pubblicato su Genome Research da ricercatori coreani per lo sviluppo di terapie contro l'obesità e il diabete di tipo 2.
Il bersaglio in questo caso era il gene Fabp4 che codifica per una proteina legante gli acidi grassi. Il blocco della sua espressione (test condotti in topi) ha evidenziato a 6 settimane dal trattamento una riduzione del 20% del peso corporeo, perdita della resistenza all'insulina e del caratteristico stato infiammatorio associato all'obesità, a parità di alimentazione e di attività fisica.
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Nota
Se il cibo da OGM ha sollevato diatribe, il più delle volte totalmente ideologiche e prive di fondamenti scientifici, l'utilizzo della CRISPR dovrebbe eliminare alla radice ogni problema anche se ne dubito dati gli interlocutori. La ragione è che mentre gli OGM "vecchio stile" erano portatori di geni da altri organismi (tipo quelli che conferivano la resistenza a parassiti), con la CRISPR si agisce modificando direttamente il genoma senza inserire DNA "alieno".
Tra i prodotti più recenti (sviluppati in Giappone) vale la pena menzionare i pomodori arricchiti di GABA e 2 tipi di pesce da allevamento.
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