Il Nobel per la Medicina e la Fisiologia è stato assegnato a due giovani genetisti americani che hanno descritto nel 1988 un potente meccanismo di controllo dell'espressione genetica. La tecnica dell'RNA interfering scoperta da Andrew Fire dell'Università di Stanford, California, e Craig Mell dell'Università di Worcester, Mussachusets, oltre ad aver aperto una intera nuova era della biologia, presenta delle enormi potenzialità terapeutiche nel campo delle malattie genetiche.

Nell'ambiente scientifico se ne parlava da tempo: a quando un premio Nobel alla scoperta del silenziamento del RNA ? Alla fine il premio dell'Accademia delle Scienze di Stoccolma è arrivato ed ha sorpreso tutti per la rapidità del riconoscimento, a nemmeno venti anni dalla pubblicazione dell'articolo originale, ma soprattutto per la giovane età dei due scienziati, entrambi non ancora cinquantenni. Craig Mell ed Andrew Fire, che all'epoca lavorava al Carnegie Institution di Baltimora, Maryland, stavano studiando in un verme piatto, Caenerobditis elegans, un modello di riferimento in biologia, i meccanismi della sintesi proteica.

Era noto da tempo che l'introduzione sperimentale nelle cellule di mRNA complementare a quello endogeno, il cosiddetto antisenso, poteva interferire con l'espressione del gene corrispondente. Si pensava che si trattasse di un semplice meccanismo di accoppiamento tra l'RNA antisenso e quello endogeno, trascritto a partire dalle informazioni contenute nel genoma. Fire e Mell si resero però conto che l'iniezione di RNA a doppia elica era paradossalmente molto più efficace di quella del solo antisenso. Inoltre poche molecole erano sufficienti a bloccare l'intera cellula. Questa osservazione escludeva che il blocco avvenisse sulla base di un'interazione stechiometrica, 1 a 1. Più probabilmente era coinvolto un meccanismo catalitico di amplificazione.

Nonostante tutti siano concordi nell'identificare la scoperta della tecnica dell 'RNA come una pietra miliare della biologia, non sono mancatele polemiche. Precedentemente all'articolo di Fire e Mell erano già state pubblicate delle evidenze simile in cellule vegetali, in particolare da parte del gruppo di David Baulcombe del Sainsbury Laboratori di Norwich, UK. Il fenomeno fu in quel caso denominato co-soppressione e non fu delucidato completamente dagli autori.

Qualcuno ritiene che la commissione dei Nobel, che può assegnare il premio fino ad un massimo di tre persone, avrebbe dovuto includere anche Baulcombe nella rosa dei premiati. Tuttavia, come riconosce anche il diretto interessato, a Fire e Mell va il merito di aver dato il contributo più significativo, intuendo l'importanza del fenomeno e chiarendone il meccanismo.

Come è stato successivamente scoperto, l'RNA a doppia elica viene riconosciuto dalla proteina DICER che lo rompe in piccoli frammenti. Questi vengono legati al complesso proteico RISC che strappa via una delle due catene rimanendo attaccato all'altra. È questa singola catena attivata che, a differenza dell'antisenso iniettato tout court, è in grado di innescare la distruzione specifica dell'iRNA endogeno relativo a quel gene. Successivamente si è appurato che il fenomeno avviene naturalmente nelle cellule di mammifero come metodo di difesa dagli attacchi virali. I virus infatti sfruttano la macchina cellulare dell’organismo infettato per riprodurre il proprio genoma.

Nel 2001 Tom Tuschl del Max Plank Insitute di Gottingen, in Germania, ha dimostrato che la tecnica del silenziamento può essere applicata anche nei mammiferi, attraverso l'iniezione di molecole di RNA modificate in modo da ridurne le dimensioni (siRNAs). La possibilità di silenziare specifici geni nelle cellule dei mammiferi ha immediatamente aperto la strada ad enormi potenzialità terapeutiche nel campo dei tumori, delle malattie neurodegenerative quali il morbo Parkinson o la Corea di Huntington ed in generale nelle malattie a base genetica non trattabile con i convenzionali approcci farmacologici.

Il principale problema dell'utilizzo medico del RNA interfering consiste nelle difficoltà di somministrazione. Tra i vari approcci tentati per risolvere questa difficoltà, il più promettente sembra quello dell’utilizzo di vettori virali, che si sono rivelati molto efficaci per veicolare i frammenti di RNA nelle cellule. Un primo risultato concreto si è ottenuto con il blocco, nel topo, della sintesi di una proteina coinvolta nelle dislipidemie (Soutschek et al., Nature, 2004), alterazione dei livelli di colesterolo e trigliceridi nel sangue che può avere, in alcuni casi, un’origine familiare.

La tecnica del silenziamento genetico ha avuto un'immensa ricaduta sul piano economico. Sono nate numerose compagnie, come AMBION, in Texas, INVITROGEN in California, QUIAGEN in Olanda e PROMEGA in Wisconsin, solo per citare le principali, che offrono ai laboratori di tutto il mondo la fornitura ‘chiavi in mano’ di strumenti per applicare la tecnica di iRNA, quando non addirittura l'esecuzione a richiesta di analisi della funzione genetiche o la produzione dei vettori virali.

L'ottimismo per le applicazioni nella terapia delle malattie genetiche è tuttavia occorre frenato dal timore di possibili effetti collaterali insiti nella somministrazione dei frammenti di RNA. Recentemente Nature ha pubblicato un articolo nel quale si riportava il decesso di una elevata percentuale di topi trattati con siRNA (Grimm et al., Nature, 2006). Inoltre occorrerà un’attenta valutazione preclinica per esclude interferenze con geni diversi da quelli voluti o con altri meccanismi cellulari, nonché l'assenza di complicazioni dovute al vettore virale.

Data articolo: dicembre 2005

Istituzioni scientifiche citate nell'articolo:

Stanford University

Clark University