DNA, editing del genoma: CRISPR, CRISPR/Cas9, evoCAS9... Vai allo speciale

L'editing di basi può produrre mutazioni indesiderate anche nell'RNA

Alcuni adattamenti della tecnica CRISPR che permettono interventi mirati sulle singole "lettere" che compongono il DNA sembrano mutare accidentalmente anche la molecola incaricata di trasferire l'informazione genica.

interventi-dna
Finora ci si era concentrati sulle mutazioni indesiderate operate dalla CRISPR sul DNA. Ma alterazioni non viste si verificano anche sull'RNA. | Shutterstock

Alcuni recenti adattamenti della CRISPR, capaci di modifiche ancora più precise del DNA, causerebbero però mutazioni indesiderate nell'RNA: lo rivela uno studio del Massachusetts General Hospital (MGH) pubblicato su Nature, che allo stesso tempo descrive alcune varianti di questi strumenti in grado di ridurre gli "errori" casuali.

 

Non è un mistero che le forbici molecolari CRISPR-Cas9, che offrono possibilità un tempo inimmaginabili per la ricerca medica e non solo, comportino allo stesso tempo il rischio di mutazioni "off-target" sulla doppia elica, con ricadute potenzialmente dannose per la salute cellulare.

 

Editing genetico: che cos'è la CRISPR, e come si fa | Shutterstock

Ancora più "chirurgici". Ma se le forbici molecolari intervengono sulla catena del DNA tagliandone la sezione da modificare, negli ultimi anni molto si è investito su strumenti più precisi che non tagliano la doppia elica, ma sono capaci di intervenire su un singolo nucleotide.

 

Gli editor di basi, così sono chiamati, utilizzano enzimi per ridisporre gli atomi in una delle quattro "lettere" che compongono DNA e RNA, trasformandola in un'altra base senza alterare le combinazioni circostanti. In pratica, è come correggere un refuso con una matita rossa, anziché strappare l'intero foglio: una tecnica che non è ancora uscita dal laboratorio ma ha applicazioni cliniche promettenti, poiché gran parte delle malattie genetiche dipende dalla posizione sbagliata di una singola base azotata.

 

Sospetto confermato. Per modificare uno specifico nucleotide, e per esempio trasformare la citosina in timina, si utilizza un enzima chiamato deaminasi, inizialmente studiato proprio per la sua capacità di intervenire sull'RNA (la molecola essenziale per trasferire le istruzioni geniche al di fuori dal nucleo della cellula, nella sintesi di proteine e nel dirigere l'espressione genica). Proprio questa caratteristica ha spinto i ricercatori statunitensi a indagare la possibilità che la deaminasi causasse mutazioni indesiderate nell'RNA.

 

Quando hanno testato i comuni editor di basi su una popolazione di cellule embrionali di fegato e di rene, gli editor di basi hanno modificato con precisione il DNA, ma causato decine di migliaia di mutazioni off-target nel trascrittoma, l'insieme delle molecole di RNA trascritte nelle cellule.

 

Rimediare agli errori. Fortunatamente il team ha indagato anche il modo di ridurre questi pericolosi errori, ricorrendo a versioni ingegnerizzate degli enzimi deaminasi. Due di queste si sono rivelate altrettanto precise nel correggere il DNA, e allo stesso tempo meno inclini a causare alterazioni indesiderate nell'RNA. Queste varianti, chiamate SECURE (SElective Curbing of Unwanted RNA Editing), saranno importanti nei futuri lavori di ricerca per esplorare il potenziale terapeutico di sempre più sofisticati strumenti genetici.

 

4 maggio 2019 | Elisabetta Intini