LA RICERCA CONTINUA
La rivoluzione
dei piccoli RNA
di Valentina Murelli
Nel 2006 i premi Nobel per la medicina
e per la chimica sono andati
a tre ricercatori che lavorano sull’RNA.
Anche in Italia, grazie ad AIRC,
la ricerca sugli RNA è molto promettente
er i premi Nobel, il 2006 lui della Stanford University) e
è stato l’anno dei “due Craig Mello (dell’Università
piccioni con una fava” o, di Worcester, nel Massachusmeglio, con una molecola. Si setts), per la scoperta di un
meccanismo di
tratta dell’acido
r i b o n u c l e i c o Aggiungendo regolazione dell’espressione
dei
(RNA), a lungo
geni i fiori
geni legato a un
ritenuto il “cugidiventarono altro tipo di
no povero” del
più famoso DNA bianchi invece RNA, caratterizzato da sequenze
e ora invece sotto
che rossi
molto
brevi
le luci della ribalta grazie ai Nobel per la chi- (microRNA). “Una scoperta
mica e per la medicina. Il probabilmente destinata a
primo è stato assegnato a rivoluzionare la biologia e
Roger Kornberg, dell’Univer- addirittura la medicina, che
sità di Stanford in California, nel campo oncologico ha già
per i suoi studi sul meccani- dato i suoi frutti” spiega Giosmo con cui l’informazione vanni Blandino, responsabile
genetica del DNA viene ‘tra- del Dipartimento di oncologia
dell’IRCCS
sferita’ su una molecola di sperimentale
RNA chiamata messaggero, Regina Elena di Roma e coorprima di essere tradotta in una dinatore di una delle quattro
oncologiche
proteina. Il secondo, invece è piattaforme
andato a Andrew Fire (anche finanziate dal 2004 da AIRC.
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8 Fondamentale gennaio 2007
“Grazie ai fondi che abbiamo
ricevuto, anche la nostra piattaforma oncologica, che serve
ben 12 istituzioni di Roma e
dintorni, si sta occupando di
microRNA, e questo, grazie
alla lungimiranza di chi ci ha
finanziato, da diversi anni,
ben prima che questo campo
della ricerca biologica fosse
portato in primo piano dal
prestigioso premio”.
L’ENIGMA
DEI FIORI BIANCHI
Tutto è cominciato, negli
USA, con un fiore dal colore
inatteso. Alla fine degli anni
Ottanta, un ricercatore del-
l’Università dell’Arizona stava
tentando di ottenere petunie
dai petali rossi a partire da
piante con fiori rosa. Per farlo,
provò a inserire nelle cellule
vegetali il gene codificante per
la proteina responsabile del
colore: con una copia in più di
questo gene – e, quindi, con
più proteina a disposizione – i
fiori avrebbero dovuto avere
un colore più intenso. Invece,
apparvero bianchi.
Qualche anno più tardi,
furono Fire e Mello a capire
cosa era successo: la petunia
aveva prodotto una piccola
molecola di RNA (poi chiamata small interfering RNA,
Da sinistra: Roger D. Kornberg col padre Arthur, Andrew Z. Fire
piccolo RNA interferente) che anche in altre piante e animali
aveva inattivato il gene per la molto semplici, mentre un
meccanismo analogo è stato
proteina colorata.
Come è noto, per ottenere scoperto nei vertebrati, tra cui
l’uomo. “Nelle
una proteina, il
piante e negli
gene corrisponL’RNA era
organismi più
dente deve prima
considerato
semplici, che
essere trascritto in
una molecola di il fratello minore sono privi di
del più
sistema immuniRNA messaggero
che, a differenza importante DNA tario, l’interferenza a RNA
del DNA, costituito da due filamenti, è for- serve probabilmente a difenmato da un filamento solo. dersi dai virus, molti dei quali
Anche il piccolo RNA della sono costituiti proprio da
petunia era costituito da un RNA” spiega Carola Ponzetto,
solo filamento, che aveva rico- responsabile del Laboratorio
nosciuto e legato una sequen- di biologia dei tumori dell’Uza complementare presente niversità di Torino. Nei vertesull’RNA messaggero del gene brati, che invece possiedono
per la proteina del colore. Si un sistema immunitario, il
era così formata una porzione meccanismo è rimasto, ma ha
di RNA a doppio filamento, una funzione diversa: quella di
che era stata riconosciuta regolare l’espressione dei geni.
come anomala dalla cellula e “Le molecole coinvolte vengoquindi eliminata. Ma senza no definite microRNA e si
messaggero non ci può essere legano ad alcuni RNA messagproteina e poiché il piccolo geri specifici, impedendo che
RNA, oltre che sull’intruso, siano tradotti in proteina”,
aveva agito anche sul gene afferma Ponzetto. “In pratica,
proprio della pianta, i fiori non fanno altro che spegnere
il gene che codifica per quella
erano risultati senza colore.
In seguito, questo meccani- proteina”.
smo – definito interferenza a
RNA – è stato individuato DALLE PETUNIE
AL CANCRO
La scoperta di Fire e Mello
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ha inaugurato un nuovo
modo di concepire la biologia
Sul sito www.airc.it
cellulare. Per molto tempo, gli
potrete trovare un corso
scienziati si sono concentrati
interattivo dedicato al
soprattutto sul DNA, mentre
ruolo dei geni nella
l’RNA veniva considerato
malattia tumorale, con un
poco più che una molecola
approfondimento sul tema
di collegamento con l’appadell’RNA interferenza e
rato di sintesi delle proteidei premi Nobel 2006.
ne. Ora, invece, si è capito
Craig C. Mello, Kornberg (figlio e padre) con Fire
che a questa molecola spetta
un ruolo biologico di primo
piano.
Ma c’è anche un risvolto
pratico importantissimo per
la ricerca. “Grazie al progetto
di sequenziamento del genoma umano, abbiamo a disposizione l’elenco completo dei
nostri geni, ma in molti casi
non sappiamo che funzione
svolgano” spiega Giovanni
Blandino. “Il modo migliore
per scoprirlo è inattivarli uno
per uno in organismi modello come il topo oppure in colture di tessuti e vedere cosa
succede. L’inattivazione mirata dei geni, però, è un processo difficile, lungo e costoso.
Per fortuna, il meccanismo
dell’interferenza rende tutto
più semplice: basta infatti
creare un microRNA sintetico capace di interferire con il
gene che ci interessa per
impedire che questo produca
la sua proteina”.
È molto probabile, inoltre,
che la scoperta possa avere
ripercussioni per la diagnosi e la
terapia di molte malattie, tra
cui il cancro e diverse patologie
neurodegenerative e infettive.
“Per ora, nel genoma
umano sono
stati descritti circa 500 microRNA, ognuno dei quali ha
diversi bersagli specifici, compresi alcuni oncogeni, geni che
promuovono lo sviluppo di un
tumore” afferma Carla Ponzetto. “È evidente che se
riusciamo a utilizzare un
microRNA sintetico per spegnere questi oncogeni, abbiamo trovato un nuovo farmaco
antitumore”. Non solo: di
recente sono stati scoperti
anche alcuni microRNA attivi
contro geni oncosoppressori,
che – al contrario degli oncogeni – ostacolano lo sviluppo
in senso tumorale. “Sono
microRNA che lavorano contro il nostro interesse, perché
spengono geni che sarebbe
meglio mantenere accesi”
chiarisce Ponzetto. “In questo
caso, l’ipotesi terapeutica
potrebbe essere quella di creare RNA sintetici che, attraverso il meccanismo
Corbis
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PREMI NOBEL
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I ENROCBAE L
CONTINUA
dell’interferenza, spengano Regina Elena di Roma, collaboratrice di Blandino. “Questo
questi microRNA”.
In apparanza è tutto sempli- però non è sempre vero: uno
ce, ma nella realtà il lavoro è dei problemi che stiamo
decisamente più complesso, affrontando grazie alla piattaforma oncogenomicome spiega Blandica che abbiamo a
no: “Grazie agli
A livello
strumenti che fanno diagnostico disposizione è proprio la selettività del
parte della nostra
piattaforma oncolo- le prospettive microRNA se utigica siamo in grado sono molto lizzato come farmadi valutare l’attività
concrete co. Dobbiamo essere certi di spegnere
di 180 tipi diversi di
microRNA, dando una valuta- un gene solo nelle cellule
zione quantitativa dei loro tumorali e non nelle cellule
effetti. Con una nuova apparec- sane, dove può giocare un
chiatura in arrivo saremo capa- ruolo diverso e necessario”.
Tra le applicazioni possibili
ci di verificare, su campioni di
tessuto tumorale, altri 450 anche la caratterizzazione del
microRNA, per vedere in che tumore in modo molto specifimodo si comportano in quella co, l’identificazione delle lesiomalattia. Non otteniamo dati ni pretumorali a uno stadio
quantitativi da questo primo molto precoce o l’individuazioscreening, ma siamo comunque ne della sede primaria di metain grado di proseguire nell’in- stasi ignote. “Talvolta il paziendagine se uno di loro si dimo- te presenta metastasi, ma non
stra promettente come bersa- si riesce a capire da dove è partito il tumore, per cui non è
glio terapeutico”.
possibile effettuare una terapia
mirata” afferma Strano. “ConDIAGNOSI SEMPRE
frontando il profilo di espresPIÙ PRECISE
Se le prospettive sul fronte sione dei microRNA della
terapeutico sono incoraggianti, metastasi con quello tipico di
ma per ora a uno stadio molto varie forme tumorali, però, si
preliminare, più concrete sono può risalire alla malattia origiquelle a livello diagnostico. “Il naria”. Certo, tutto ciò non
principio dell’utilizzo dei significa che i metodi diagnomicroRNA per la diagnosi in stici basati sui microRNA
oncologia si basa sul fatto che il siano già disponibili per i
loro profilo di espressione in pazienti: per questo occorrerà
una cellula tumorale è molto ancora un po’ di tempo, sia per
diverso da quello di una cellula mettere a punto protocolli prenormale” spiega Sabrina Stra- cisi e sicuri sia per abbassare i
no, del dipartimento di onco- costi, che per ora sono molto
logia sperimentale dell’Istituto elevati.
www.airc.it
Sul sito www.airc.it potrete trovare un corso interattivo dedicato al
ruolo dei geni nella malattia tumorale, con un approfondimento sul
tema dell’RNA interferenza e dei premi Nobel 2006.
10 Fondamentale gennaio 2007
La piattaforma romana
Partita nel 2004 grazie ai finanziamenti di AIRC, la
piattaforma oncogenomica diretta da Giovanni Blandino e
con sede presso l’IRCCS Regina Elena di Roma offre i suoi
macchinari a ben 12 diversi centri e gruppi di ricerca
dell’area laziale. Porta avanti tre diversi filoni di ricerca, uno
dei quali dedicato specificamente al meccanismo dell’RNA
interferenza e alla messa a punto di microRNA.
Attualmente il gruppo si è concentrato sullo studio
dell’espressione dei microRNA nelle leucemie linfatiche
croniche, nei carcinomi epatocellulari e nei tumori della
testa e del collo. Un filone innovativo e interessante
riguarda lo studio dei cosiddetti promoter, geni che hanno la
funzione di regolare l’espressione dei microRNA: in pratica,
i regolatori di regolatori.
Il progetto RIGHT
Trasferire alla clinica le scoperte relative al meccanismo
dell’interferenza a RNA: è questo l’obiettivo del progetto
RIGHT, nato nel 2005 con il supporto della Commissione
europea e al quale partecipano 22 tra istituti di ricerca e
imprese biotecnologiche di vari Paesi europei. In particolare,
i ricercatori coinvolti stanno lavorando alla messa a punto
degli RNA sintetici, dei metodi di rilascio e dei modelli animali
e cellulari di malattia su cui testare la sicurezza e l’efficacia
del trattamento.
Al progetto partecipano anche gruppi di ricerca italiani, alcuni
dei quali godono anche di finanziamenti da parte di AIRC.
L’équipe di Carola Ponzetto, dell’Università di Torino, sta
lavorando sul linfoma anaplastico a grandi cellule,
caratterizzato dalla fusione tra due geni (NPM e ALK), con
produzione di una proteina anomala, che è appunto
responsabile dell’insorgenza del cancro. L’obiettivo della
ricerca è quello di mettere a punto un sistema di
interferenza a RNA in grado di bloccare la produzione di
questa proteina.
Il gruppo di ricerca di Irene Bozzoni, dell’Università La
Sapienza di Roma, si occupa invece del ruolo dei piccoli RNA
nel differenziamento cellulare, quel processo che porta una
cellula indifferenziata a specializzarsi per svolgere una
funzione specifica. In particolare, Bozzoni e colleghi hanno
scoperto l’importanza di alcuni microRNA nella regolazione
del differenziamento delle cellule del sangue nel midollo
osseo.
Luigi Naldini e colleghi dell’Istituto San Raffaele di Milano,
infine, stanno percorrendo una via di ricerca diversa: quella
di sfruttare le proprietà dei microRNA per migliorare
l’efficienza e la sicurezza delle procedure di terapia genica.
In particolare, in una studio pubblicato la primavera scorsa
ed effettuato sui topi, Naldini e collaboratori sono riusciti
a eliminare il problema del rigetto del gene trasferito
nascondendolo al sistema immunitario proprio attraverso
l’attivazione di un particolare microRNA.
