CRISPR/Cas9, dal taglio del DNA a strategia antivirale

TECNOLOGIA – La rivista Science l’ha inclusa tra i più importanti progressi scientifici del 2015, e per tutto l’anno la tecnica di editing genetico CRISPR/Cas9 ha popolato le pagine dei giornali, tra scoperte promettenti e dibattiti accesi sulla componente etica. A differenza delle tecniche usate finora nell’ambito delle biotecnologie, come l’enzima di restrizione nucleasi a dita di zinco (zinc finger), le modifiche fatte con CRISPR sono ereditabili, quindi vengono trasmesse alla generazione successiva. Il che ha reso l’aspetto etico particolarmente complicato, facendo entrare dalla finestra lo spettro dell’eugenetica.

Alcuni tra i più noti scienziati che lavorano nell’editing genetico, come il padre dello zinc finger Edward Lanphier, hanno chiesto cautela. “Don’t edit the human germ line” [non modificate la linea germinale umana] è il titolo dell’intervento di Lanphier su Nature, dove l’esperto ha messo in guardia sui rischi delle modificazioni ereditabili e sui pochi benefici che, per ora, ci permettono di ottenere in ambito medico. Meglio restare nei laboratori. Nel frattempo la corsa all’editing genetico (soprattutto ai suoi brevetti) non si è fermata, né lo ha fatto la ricerca in vitro e in vivo su modelli animali: a gennaio Leonela Amoasii e i colleghi dell’Università del Texas sono riusciti a bloccare la progressione della distrofia di Duchenne su dei giovani topi, sfruttando CRISPR e un virus per correggere la mutazione responsabile.

Poco tempo dopo, alla Columbia, il gruppo di Alexander Bassuk è stato il primo a sostituire il gene (difettoso) responsabile della retinite pigmentosa nelle cellule staminali derivate da un paziente. Staminali che potrebbero essere “trasformate” in cellule sane della retina e trapiantate nuovamente nello stesso paziente, per trattare la perdita di vista associata alla patologia (responsabile di almeno un milione e mezzo di casi di cecità nel mondo). “C’è ancora del lavoro da fare, ma pensiamo che il primo utilizzo terapeutico di CRISPR sarà per il trattamento di una patologia dell’occhio. Abbiamo dimostrato che le prime fasi sono fattibili”, ha commentato Stephen Tsang, che ha guidato la ricerca.

Dal DNA all’RNA, partendo da Berkeley

Siamo davvero vicini a passare dal “taglia e cuci” alla ricerca clinica? Il meccanismo di CRISPR/Cas9 funziona grossomodo così: in laboratorio si progetta un RNA guida che corrisponde alla sequenza del gene d’interesse. L’RNA vi porta l’enzima Cas9, che taglia il DNA come una forbice e fornisce l’opportunità di “aggiustarlo”, inserendo la sequenza di DNA corretta. Negli ultimi mesi vari gruppi di ricerca hanno lavorato sulla tecnologia di CRISPR/Cas9, in particolare per renderlo più preciso: una delle limitazioni è proprio il rischio che agisca su altri geni oltre a quello desiderato. Altri ancora l’hanno modificato in modo da prendere di mira l’RNA, o prevenirne la produzione all’interno di una cellula.

“Il DNA è il mattone fondamentale della vita e stiamo solo iniziando a scoprire le implicazioni dell’ingegneria genetica con CRISPR/Cas9. Ma molte patologie, inclusi cancro e autismo, sono correlate a un’altra molecola biologica fondamentale: l’RNA”, ha detto Gene Yeo, che con il suo gruppo di Berkeley è stato tra i primi a fare ricerca in questo senso, partendo dal lavoro della collega biologa Jennifer Doudna, considerata, insieme alla microbiologa francese Emmanuelle Charpentier, madre della tecnologia di CRISPR.

Tutto questo ha aperto la strada all’utilizzo di CRISPR come possibile strategia antivirale. Ad esempio contro il virus responsabile dell’epatite C, che si è riusciti a rallentare in una coltura di cellule epatiche. L’infezione non può ancora essere debellata, ma rallentata sì. Magari sfruttando enzimi diversi da Cas9.

Ma i tempi non sono davvero maturi per usare CRISPR/Cas9 come antivirale, perlomeno non su uno dei virus di maggiore interesse: quello dell’HIV. Se una singola mutazione in HIV-1 riesce a inibire la replicazione virale, spiegano Chen Liang e colleghi su Cell Reports, altre portano a un’inaspettata resistenza. Per ottenere davvero un effetto antivirale, sarà necessario programmare CRISPR in modo che colpisca varie regioni di DNA virale. Il problema alla base è l’ostacolo che si presenta qualunque sia l’approccio di studio sull’HIV: è straordinariamente abile nel sopravvivere a nuove mutazioni, perciò anche uccidendo alcuni virus, quelli che sopravvivono “sfuggendo” al trattamento di editing diventano più difficili da prendere di mira.

“Quando abbiamo sequenziato l’RNA virale di questi HIV sopravvissuti, la sorpresa è stata vedere che la maggior parte delle mutazioni sono ordinatamente allineate proprio nel sito in cui Cas9 taglia il DNA”, spiega Liang in un comunicato. “Alcune sono piccole, un solo nucleotide, ma una mutazione comunque cambia la sequenza perciò Cas9 non è più in grado di riconoscerla. E le mutazioni non danneggiano il virus, che può continuare a replicarsi”.

@Eleonoraseeing

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