Negli ultimi tempi stiamo assistendo ad un meraviglioso e stupefacente cambiamento di quel che ci offre la scienza,che come obbiettivo primario, ha il compito di portare innovazioni sempre più all’avanguardia dedita al miglioramento della nostra salute e alla ricerca di nuove cure per malattie che fino a poco tempo fa venivano considerate incurabili.
Per esempio sono i risultati soddisfacenti che ci sta regalando la Biologia Molecolare con una delle sue innovazioni più recenti in questo complesso e variegato campo: la CRISPR/Cas9.
Prima di dare un’introduzione e addentrarci in questo mondo così complesso e articolato, è bene sapere di cosa si occupa il gene editing o genome editing di cui fa parte la suddetta tecnica.
Il gene editing è un’insieme di tecnologie cui gli scienziati si avvalgono dell’abilità di cambiare/modificare il DNA degli organismi viventi. Queste tecnologie consentono di aggiungere, rimuovere, alterare il materiale genetico in particolari punti del genoma.
Il gene editing attualmente sta portando ad una notevole accellerazione dei progressi nella ricerca biologica che riveste un ruolo fondamentale e assolutamente prioritario.
E fu così che nacque la cosiddetta tecnica CRISPR/Cas9 cui la pronuncia corretta è Crisper, e l’acronimo sarebbe Clustered Regularly Interspaced Palindromic Repeats.
CRISPR/Cas9 è considerato come un “taglia e cuci” del DNA, sfruttando una forbice molecolare che è il cosidetto Cas9 che mira a specifiche sequenze di DNA per correggere gli errori provocate dalle mutazioni. Fu così che questa nuova tecnologia nata nel mondo della Biologia Molecolare ha suscitato un grandissimo scalpore da parte della comunità mondiale, dagli scienziati, e dai Biologi.
Ma prima di spiegare passaggio per passaggio come viene utilizzata la cosiddetta CRISPR in laboratorio, è assolutamente importante capirne la provenienza e la storia fin dagli albori.
- Cosa sta a significare l’acronimo CRISPR? e che cosa sono?
CRISPR è l’acronimo di Clustered Regularly Interspaced Palindromic Repeats,In poche parole sono segmenti di DNA contenenti brevi sequenze ripetute. Ogni specifica ripetizione è seguita da brevi frammenti di DNA “distanziatore” generato da precedenti esposizioni del batterio a virus batteriofagi o plasmidi, ed incorporate nei procarioti.
Tutto ciò non deriva solo dal DNA virale ma anche da specifiche interazioni con l’ambiente esterno come molecole di DNA degradato.
2. Quando sono state scoperte le CRISPR?
Le CRISPR sono state scoperte nel 1987 in E. coli da Yoshizumi Ishino (Biologo Molecolare dell’Università di Osaka), ma a quell’epoca non era stata ancora scrutata la loro vera funzione.
Nel 2000 furono scoperti cluster di ripetizione simili in altri batteri e Archebatteri, ma furono chiamati CRISPR solo nel 2002.
Successivamente venne scoperta la loro reale importanza, quando i Biologi dopo un lungo periodo di ricerca hanno scoperto un complesso di geni associati a tali sequenze, denominati Cas ( CRISPR-associated), in grado di codificare per nucleasi ed elicasi, enzimi in grado di tagliare il DNA.
Nel 2005, tre gruppi di ricerca dimostrarono con la loro tesi che gli spaziatori sono frammenti di DNA derivati da virus che, in passato, avevano cercato di infettare la cellula e che venivano inseriti tra sequenze di DNA ripetute, chiamate repeats.
3. Da dove è nata realmente la ricerca e l’approfondimento su CRISPR e Cas9?
Esattamente da un meccanismo immunitario che alcuni organismi unicellulari, come i batteri, utilizzano per difendersi dai Virus. Questi organismi contengono minuscoli frammenti di “RNA guida” che come abbiamo già ribadito sono i CRISPR, assolvendo alla funzione di sentinelle molecolari riconoscendo, per appaiamento delle basi azotate, sequenze di DNA estraneo.
Le CRISPR guidano su di esso un enzima appartenente alla famiglia delle endonucleasi, il Cas.
Il Cas funziona come un paio di forbici, individua e taglia il DNA intruso e ne impedisce la replicazione.
Dopo questa parentesi andiamo nei dettagli scandagliando i processi molecolari che ci sono dietro:
- Sequenza di nucleotidi specifica per il bersaglio Es. ATCGAATTCA……….
- Guida di RNA all’interno della proteina Cas9, in grado di tagliare il DNA.
- Complesso CRISPR/Cas9 nella cellula, appaiato al DNA cellulare ricercato.
- Taglio del DNA nel punto desiderato. La sequenza scelta può essere inattivata mediante mutazione casuale puntiforme, corretta da uno stampo differente, o addirittura essere sostituita da una sequenza nuova.
Quali sono i vantaggi di CRISPR/Cas9?
I vantaggi sono espressi in termini di affidabilità, accuratezza, precisione, flessibilità. Ad oggi è molto utilizzata per curare malattie gravi o difficili da tenere sotto controllo.
Quali sono i svantaggi della tecnologia CRISPR/Cas9?
Secondo i ricercatori del Karolinska Institute della Svezia, l’utilizzo di CRISPR potrebbe portare ad un innescamento di processi cellulari che porterebbero alla proliferazione di cellule tumorali e cancerogene. Ma non solo:
A lanciare l’allarme sulla prestigiosa rivista Nature Methods, è un team di ricerca guidato da Stephen Tsang del Columbia University Medical Centre.
Infatti, Tsang e gli altri colleghi, hanno analizzato l’intero genoma di due topi da laboratorio sottoposti a CRISPR. La tecnica era stata applicata con grande successo, curando il grave disturbo visivo dei due topi. Ma non tutto era andato per il verso giusto. Ecco che i ricercatori hanno anche individuato più di 1.500 mutazioni in porzioni del DNA distanti all’area dove era avvenuto l’intervento.
Ad oggi in quali patologie viene applicato CRISPR/Cas9?
Per esempio nell’anemia di Diamond–Blackfan, in cui il risultato più evidente è nell’inattivazione del gene tp53, nella trombocitemia, e nell’anemia Beta-emolitica.
Sitografia:
www.osservatoriomalattierare.it
www.fondazioneveronesi.it
www.focus.it
Bibliografia:
Anatomia e fisiologia, Thibodeau e Patton
