Le ricercatrici Jennifer Doudna dell’Università di California e Emmanuelle Charpentier dell’Unità Max Planck hanno ricevuto il premio Nobel 2020 per la chimica, per la scoperta dello strumento CRISP Cas9, che permette l’edizione del DNA di qualsiasi organismo.
Questa scoperta costituisce una vera e propria rivoluzione per molti campi come quello della medicina, l’agricoltura, l’allevamento e la ricerca di base.
La Crispr/Cas9 è una tecnica definita di “taglia e cuci” per intervenire sul Dna delle cellule. Il DNA rappresenta l’impronta genetica, l’informazione che identifica ciascuna persona. Solo in alcuni organismi, per esempio in certi Virus, queste informazioni sono contenute nell’RNA.
Il Dna è la molecola presente all’interno di tutte le cellule, in una struttura chiamata nucleo, che contiene le istruzioni per la gestione dei milioni di attività cellulari, delle sequenze di informazioni, chiamate geni. Ogni singolo gene ha funzioni proprie e particolari.
Queste istruzioni genetiche sono rappresentate da una sequenza lineare di mattoncini di cui è fatto il Dna, le basi (che per convenzione indichiamo con le lettere ACTG: adenina, citosina, timina, guanina); come se fossero le istruzioni di un codice di un sistema operativo, o di un software.
NELLA MEDICINA
Per il trattamento del cancro. Uno studio dell’Università di Pennsylvania dimostrò che le cellule immunitarie editate con CRISP di pazienti con tumori in stato avanzato, sopravvissero funzionando anche mesi dopo il ricevimento. L’edizione con CRISP Cas9 permette una riprogrammazione delle cellule, precedentemente estratte e poi reinserite nel corpo. L’edizione di cellule immunitarie è uno dei trattamenti più importanti contro il cancro. Tuttavia il metodo ha ancora moltissime incognite.
Per il diagnostico del Coronavirus. Il metodo CRISP si sta considerando per test diagnostici come il Test Carmen sviluppato nel Broad Institute. I ricercatori del MIT hanno sviluppato una nuova tecnologia che scala in modo flessibile la diagnostica molecolare basata su CRISPR, utilizzando chip microfluidali che possono eseguire migliaia di test contemporaneamente. La capacità di un singolo chip va dal rilevamento di un singolo tipo di virus (in più di 1.000 campioni alla volta), alla ricerca di un piccolo numero di campioni per più di 160 virus distinti, incluso il virus Covid-19. Chiamata Combinatorial Arrayed Reactions for Multiplexed Evaluation of Nucleic Acidi (CARMEN), questa tecnologia – convalidata su campioni di pazienti – fornisce risultati nell’arco di un giorno e per questo potrebbe essere utilizzata ampiamente per la salute pubblica. Il lavoro svolto dai primi autori Cheri Ackerman e Cameron Myhrvold, entrambi borsisti di post-dottorato presso il Broad Institute of MIT e Harvard, è descritto su Nature. (https://news.mit.edu/2020/crispr-diagnostic-chips-test-viruses-0429 ) https://www.nature.com/articles/s41467-020-18575-6
Una versione semplificata di questo trattamento si chiama Sherlock è stata sviluppata da Feng Zhang usando la Nucleasi Cas12b ed è stata approvata dall’istituto FDA (Amministrazione di Alimenti e Medicamenti)(https://www.biotekinstruments.ru/assets/tech_resources/s41596-019-0210-2.pdf )
Per il diagnostico della malaria. La tecnologia potrebbe essere usata per la modificazione del sistema che trasmette gli impulsi genetici nelle zanzare e che distribuisce rapidamente il gene letale riducendo velocemente la popolazione delle zanzare. La ricercatrice Jennifer Doudna sottolinea la necessità di raggiungere un livello di conoscenza molto più profonda, sui possibili effetti e ripercussioni ambientali sconosciute.
Edizione di embrioni umani. Lo strumento di editing può essere adoperato per il disegno su carta dei bebè come quelli creati dal genetista cinese He Jiankui nel 2018, che provocò uno scandalo e una petizione per questo tipo di esperimento. Al fine di ridurre le patologie genetiche, il metodo CRISP apre un dibattito tra gli scienziati esperti in genetica richiedendo una regolamentazione stretta ed etica.
Trapianto di organi. Uno degli obiettivi che sono stati raggiunti tramite il CRISP è stato quello di ottenere dei maiali editati con la tecnologia genetica, i cui organi sono liberi da malattie, perché possano essere reimpiantati in umani. Il rischio che gli organi trapiantati dai maiali contagino le cellule umane con i retrovirus stabilmente inseriti nel genoma suino può essere quindi abbattuto.
IN AGRICOLTURA
La tecnologia puo essere impiegata in agricoltura per ridurre le piaghe, aumentare i nutrienti e rendere le piante più resistenti alla siccità. Le imprese come Dupont e Basf hanno acquisito la licenza del Cas9 in attesa della sua approvazione da parte dell’FDA.
La biotecnologia vegetale sta lavorando per produrre, per esempio, un tipo di grano con dei valori molto bassi di glutine, più adatti per i celiaci (https://www.csic.es/es/investigacion/catalogo-de-servicios-cientifico-tecnico/servicios/generacion-de-mutantes-mediante ).
LE IMPRESE FARMACEUTICHE
La Bayer e CRISP Therapeutics, l’impresa fondata da Charpentier, hanno creato una joint venture chiamata Casebia Therapeutics per avviare un percorso di ricerca e sviluppo in nuove applicazioni. http://www.crisprtx.com/gene-editing/crispr-cas9
