Due adattamenti della tecnica CRISPR permettono riparazioni "chirurgiche" di DNA e RNA

La famiglia degli strumenti di editing genetico si allarga: due nuove tecniche consentono di sostituire singole "lettere" della doppia elica e del suo messaggero, con enormi potenzialità cliniche.

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Con interventi mirati sulle singole basi, la doppia elica rimane integra.|Shutterstock

La scatola degli attrezzi a nostra disposizione per l'editing genetico è diventata più ricca: due nuove estensioni della tecnica CRISPR consentono di intervenire in modo mirato su DNA e RNA, riscrivendo le singole lettere o basi azotate, le cui alterazioni sono responsabili di oltre la metà delle malattie genetiche conosciute.

 

I due nuovi strumenti, sviluppati da due team indipendenti del Broad Institute del MIT e dell'Università di Harvard a Cambridge, Massachussetts, sono adattamenti "chirurgici" delle forbici molecolari che abbiamo imparato a conoscere negli ultimi cinque anni.

 

Dritti al bersaglio. Mentre però la CRISPR interviene sulla doppia elica tagliandone la sezione da modificare ("come usare un machete per togliere una verruca", cit.), le nuove tecniche messe a punto non tagliano la doppia elica, ma utilizzano enzimi per ridisporre gli atomi in una delle quattro basi che compongono DNA e RNA, trasformandola in un'altra base senza alterare le "lettere" circostanti.

Nel campo dell'editing genetico si tratta di una vera rivoluzione: gran parte delle malattie genetiche associate a mutazioni puntiformi, cioè cambiamenti di singoli nucleotidi, dipende dalla posizione sbagliata di una singola "lettera" o base che compongono il DNA, adenina (A), citosina (C), guanina (G) e timina (T).

 

Matita rossa. La prima tecnica, sviluppata da David Liu del Broad Institute del MIT, chiamata Adenine Base Editor (ABE), interviene sulla disposizione degli atomi di adenina trasformandola in guanina, in modo tale che una coppia di basi A-T possa diventare una C-G. Sperimentato su colture di cellule umane, questo metodo di editing di basi (una sorta di "correzione di bozze" che trova i singoli refusi) è stato efficace nel 50% dei casi, e non ha prodotto altre mutazioni indesiderate. Lo studio è stato pubblicato su Nature.

 

Diverso obiettivo. In un secondo lavoro descritto su Science un altro team, coordinato da Feng Zhang, bioingegnere del Broad Institute, ha utilizzato una tecnica analoga per intervenire non sul DNA ma sull'RNA, il messaggero che regola il processo con il quale i nostri geni codificano proteine. Il metodo trasforma l'adenina in inosina (I), un composto chimico che la fabbrica di proteine cellulari legge come una G (cioè interpreta come guanina).

 

I vantaggi. Zhang ci è riuscito fondendo un enzima chiamato Cas13, che interviene sull'RNA, a una versione disattivata della CRISPR. Modificare l'RNA permette una correzione temporanea della mutazione che causa una malattia, senza che il codice genetico venga alterato in modo permanente. Si tratta di un'alternativa non definitiva, da ripetere più volte, ma per lo stesso motivo più sicura, e passibile di miglioramenti a mano a mano che si impara a conoscere la patologia.

 

«Finora siamo stati bravi a disattivare geni - spiega Zhang - ma ripristinare una funzione proteica perduta è più complesso». Nei test in laboratorio, questa seconda tecnica ha funzionato tra il 23% e il 35% delle volte, senza causare sottoprodotti indesiderati.

 

Una lunga strada. Prima che i nuovi "attrezzi" possano uscire dai laboratori e arrivare alla clinica occorreranno ancora molte ricerche, che ne stabiliscano efficacia e sicurezza. Ma le prospettive terapeutiche sono potenzialmente enormi. Per dirla con le parole di Liu al Los Angeles Times: «Se devi tagliare e incollare qualcosa, allora usi le forbici. Ma se devi correggere solo una lettera, è meglio una matita».

27 Ottobre 2017 | Elisabetta Intini