In prima posizione tra le “World Changing Ideas 2014” proposte dalla rivista Scientific American c’è la tecnologia CRISPR. Basata sul sistema attraverso il quale i batteri mantengono la memoria dei virus che li hanno attaccati, per meglio difendersi in futuro, il metodo CRISPR permette un editing del DNA veloce, poco costoso e facilmente estensibile a diversi organismi.
In prima posizione tra le “World Changing Ideas 2014” proposte dalla rivista Scientific American c’è la tecnologia CRISPR. Basata sul sistema attraverso il quale i batteri mantengono la memoria dei virus che li hanno attaccati, per meglio difendersi in futuro, il metodo CRISPR permette un editing del DNA veloce, poco costoso e facilmente estensibile a diversi organismi. L’introduzione della CRISPR ha rivoluzionato negli ultimi due anni il campo della biomedicina, e utilizzandola sono stati generati genomi modificati in quasi tutti gli organismi modello vegetali e animali, tanto da sollevare già importanti discussioni di carattere etico.
Forbici molecolari per tagliare il DNA
L’idea si è sviluppata dalla collaborazione tra due laboratori, quello di Emmanuelle Charpentier in Svezia e di Jennifer Doudna in California, entrambi interessati allo studio del sistema di difesa dei batteri contro i virus. Dopo l’incontro a un congresso nel 2011 i due ricercatori hanno deciso di far convergere i loro sforzi verso la comprensione del funzionamento della proteina nucleasi Cas9, fattore chiave di questo meccanismo. Hanno presto compreso che questa proteina poteva essere molto utile per il genome editing, ossia per modificare i genomi in maniera guidata.
Cas9 funziona infatti come delle forbici che tagliano il DNA in punti specifici (nella situazione fisiologica il DNA di virus che li hanno precedentemente attaccati): per cercarli, utilizza una molecola guida di RNA. Possiamo quindi sfruttare questo meccanismo per dirigere Cas9 dove desideriamo. Infatti se Cas9 viene introdotta in una cellula insieme a molecole di RNA progettate ad hoc per riconoscere sequenze specifiche, per esempio un determinato gene, viene generato lo strumento CRISPR che andrà ad interrompere la sequenza del DNA esattamente dove vogliamo. Di per sé questo può già inattivare il gene bersaglio perché i meccanismi cellulari di riparo sono suscettibili di errori. Se inoltre forniamo le sequenze stampo per riparare il taglio introducendo delle piccole differenze possiamo generare un gene che differisce da quello originale per pochissimi amminoacidi e studiare così l’effetto di specifiche mutazioni o addirittura ripristinare un gene normale a partire da una situazione mutata. E con questo sistema possiamo modificare il genoma in più punti simultaneamente, accorciando enormemente i tempi della sperimentazione.
Il boom della tecnologia CRISPR
I risultati ottenuti nei due laboratori furono pubblicati nell’estate del 2012 sulla rivista Science. Per avere un’idea dell’impatto che hanno avuto nel campo biomedico basti pensare che oggi, dopo soli tre anni, troviamo più di 800 pubblicazioni in cui questa metodologia è stata utilizzata per modificare il genoma di organismi diversi con un ampio spettro di obiettivi, dagli screening a largo raggio dei genomi (inattivazione sistematica di ogni singolo gene) a studi pilota per scopi terapeutici (correzione di geni mutati responsabili di malattie come nella distrofia muscolare di Duchenne) o per modificare sistemi ecologici (controllo di specie invasive, miglioramento di specie utilizzate dall’uomo). Tutto fa pensare che l’era della CRISPR sia iniziata.
