Editing epigenetico per silenziare PCSK9 e abbassare il colesterolo LDL

Il colesterolo alto (ipercolesterolemia) è un importante fattore di rischio per le malattie cardiache, che sono una delle principali cause di morte in tutto il mondo. La gestione del colesterolo è pertanto essenziale per prevenire le malattie cardiovascolari: mentre livelli elevati di colesterolo LDL aumentano il rischio di aterosclerosi e malattie cardiache, il colesterolo HDL (“colesterolo buono”) aiuta a rimuovere l’LDL dal flusso sanguigno, riducendo il rischio cardiovascolare.

La proteina PCSK9 svolge un ruolo critico nella regolazione dei livelli di colesterolo, scomponendo i recettori LDL, che eliminano il colesterolo “cattivo” dal flusso sanguigno. Le terapie attuali, come gli anticorpi monoclonali e i trattamenti basati sull’acido ribonucleico (RNA), riducono efficacemente l’attività della PCSK9, ma richiedono una somministrazione continua.

Un team di ricercatori ha invece esplorato un approccio innovativo che utilizza l’editing epigenetico per silenziare il gene della pro-proteina convertasi subtilisina/kexina tipo 9 (PCSK9), offrendo potenzialmente un trattamento duraturo e una tantum per il colesterolo alto. Il lavoro è stato pubblicato sulla rivista Nature Medicine. Il team, utilizzando questa rivoluzionaria tecnica di silenziamento genico che prende di mira la PCSK9 umana, ha dimostrato che un singolo trattamento può portare ad una riduzione dei livelli di colesterolo delle lipoproteine ​​a bassa densità (LDL) per oltre un anno, senza alterare in modo permanente il DNA.

I metodi di editing genetico come le ripetizioni palindromiche brevi raggruppate e regolarmente interspaziate (CRISPR) hanno mostrato risultati promettenti, ma comportano modifiche permanenti dell’acido desossiribonucleico (DNA), sollevando preoccupazioni sulla sicurezza. L’editing epigenetico offre un approccio diverso: modificare l’espressione genica senza alterare la sequenza del DNA.

Nel presente studio i ricercatori hanno sviluppato un sistema di silenziamento genico che ha preso di mira PCSK9, chiamato PCSK9-epigenetic editor (PCSK9-EE). Questo sistema utilizza una versione modificata di CRISPR per aggiungere gruppi metilici al gene PCSK9, disattivandolo di fatto. I ricercatori hanno testato questo approccio su cellule epatiche umane, topi transgenici con geni PCSK9 umani e primati non umani. Lo studio ha comportato la somministrazione del sistema PCSK9-EE utilizzando nanoparticelle lipidiche (LNP) tramite una singola infusione endovenosa. Negli esperimenti di laboratorio, i ricercatori hanno prima testato PCSK9-EE nelle cellule epatiche umane per confermare la sua capacità di sopprimere l’espressione di PCSK9. Poi, sono passati ai topi transgenici, che trasportano geni PCSK9 umani, per valutare la longevità e l’efficacia del trattamento. Il trattamento è stato monitorato per un anno per valutarne la durata. I ricercatori hanno anche studiato se l’effetto di silenziamento persistesse anche se il fegato fosse stato sottoposto a rigenerazione. Lo hanno testato eseguendo un’epatectomia parziale, un processo che stimola la ricrescita del fegato, sui topi per esaminare se le modifiche epigenetiche rimanessero intatte.

Successivamente, lo studio è stato esteso ai primati non umani, dove l’efficacia di PCSK9-EE è stata analizzata tramite esami del sangue che misuravano i livelli di colesterolo LDL. I ricercatori hanno anche eseguito analisi genomiche per verificare potenziali modifiche genetiche indesiderate. Sebbene sia stata osservata una minore metilazione del DNA fuori bersaglio, non ha portato a cambiamenti significativi nell’espressione genica, riducendo le preoccupazioni sugli effetti genetici indesiderati. Sono stati inoltre condotti test di funzionalità epatica per garantire che il trattamento non causasse tossicità significativa o danni al fegato, e il team ha monitorato gli enzimi epatici e le risposte immunitarie per valutare potenziali effetti collaterali.

Risultati

Lo studio ha scoperto che PCSK9-EE ha ridotto significativamente i livelli di PCSK9 in tutti i modelli testati. Il silenziamento genico è durato per settimane nelle cellule epatiche umane, mostrando una promettente longevità. Nei topi, un singolo trattamento ha portato a una riduzione superiore al 98% dei livelli di PCSK9 e a una sostanziale diminuzione del colesterolo LDL, che è persistita per oltre un anno. L’effetto di silenziamento genico è stato mantenuto anche dopo la rigenerazione del fegato, indicando che la modifica epigenetica era stabile anche nelle cellule in divisione.

Nei primati non umani, i livelli di PCSK9 sono diminuiti di quasi il 90%, con una corrispondente riduzione del colesterolo LDL di circa il 70%. Questa riduzione è paragonabile a quella ottenuta dai farmaci ipocolesterolemizzanti esistenti, ma con il vantaggio di una somministrazione in dose singola.

La genetica gioca un ruolo importante: alcuni individui soffrono di ipercolesterolemia familiare, una condizione genetica per cui il corpo non riesce a regolare correttamente i livelli di colesterolo, portando a estremi aumenti di LDL fin dalla giovane età.

Inoltre, lo studio ha scoperto che il trattamento non ha introdotto cambiamenti permanenti del DNA, riducendo le preoccupazioni sulle alterazioni genetiche indesiderate. Il monitoraggio della sicurezza ha mostrato solo aumenti transitori degli enzimi epatici, che sono tornati alla normalità nel giro di pochi giorni. L’approccio ha dimostrato un’elevata specificità, il che significa che ha preso di mira in gran parte solo il gene PCSK9 senza influenzare significativamente altri geni.

Tuttavia, è stata osservata una certa variabilità nella risposta, con alcuni primati che mostravano livelli di metilazione più bassi e effetti di riduzione del colesterolo. Queste differenze erano probabilmente dovute a variazioni nell’efficacia con cui il farmaco veniva assorbito ed elaborato dai singoli animali.

Inoltre, utilizzando un attivatore epigenetico mirato progettato per rimuovere i gruppi metilici dal gene PCSK9, i ricercatori hanno anche invertito con successo i cambiamenti e ripristinato l’espressione PCSK9 nei topi. Questa reversibilità ha fornito un ulteriore livello di sicurezza, assicurando che gli effetti del trattamento potessero essere annullati se necessario.

Conclusione

Nel complesso, i risultati hanno evidenziato il potenziale dell’editing epigenetico come terapia trasformativa per la gestione del colesterolo. Silenziando il gene PCSK9 senza alterare il DNA, questo approccio potrebbe offrire un trattamento monouso e duraturo per il colesterolo alto.

Lo studio ha anche suggerito che l’editing epigenetico potrebbe fornire un’alternativa più sicura e duratura alle tecniche convenzionali di editing genetico. Tuttavia, sono necessarie ulteriori indagini per valutare i potenziali effetti off-target e le conseguenze a lungo termine nelle applicazioni umane.

Sebbene siano necessarie ulteriori ricerche prima di condurre sperimentazioni cliniche sugli esseri umani, tra cui ampi test di sicurezza ed efficacia, queste scoperte segnano un importante passo avanti verso una nuova classe di medicina di precisione per le malattie cardiovascolari. Se tradotta con successo sugli esseri umani, questa tecnica potrebbe rivoluzionare la gestione del colesterolo, riducendo il peso dei farmaci quotidiani e migliorando l’aderenza al trattamento.

Tremblay F, Xiong Q, Shah SS, Ko CW, Kelly K, Morrison MS, Giancarlo C, Ramirez RN, Hildebrand EM, Voytek SB, El Sebae GK, Wright SH, Lofgren L, Clarkson S, Waters C, Linder SJ, Liu S, Eom T, Parikh S, Weber Y, Martinez S, Malyala P, Abubucker S, Friedland AE, Maeder ML, Lombardo A, Myer VE, Jaffe AB. A potent epigenetic editor targeting human PCSK9 for durable reduction of low-density lipoprotein cholesterol levels. Nat Med. 2025 Feb 10. doi: 10.1038/s41591-025-03508-x. Epub ahead of print. PMID: 39930141.