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11/01/2017

CRISPR: uno strumento per modificare il codice genetico

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Negli scorsi anni molto è stato scritto sul CRISPR, acronimo che sta per clustured regularly interspaced short palindromic repeats, traducibile in italiano con ‘brevi ripetizioni palindrome raggruppate e separate a intervalli regolari’. Si tratta del nome attribuito a segmenti di DNA che contengono brevi sequenze ripetute, scoperti all’interno di cellule procariote (i batteri). È, in poche parole, un potente strumento che può rapidamente e facilmente ‘copiare e incollare’ i geni: ciò significa che gli scienziati potrebbero essere in grado di utilizzare il CRISPR per prevenire soprattutto le malattie genetiche.

Ebbene, nel novembre scorso, il CRISPR è stato sperimentato per la prima volta sui pazienti affetti da cancro al polmone. Nonostante il suo potenziale, però, si tratta di una tecnologia nuova che, in quanto tale, può causare effetti collaterali che non si possono ancora prevedere.
La buona notizia, comunque, è che gli scienziati ritengono di avere scoperto un modo per contenere il CRISPR nei propri ‘binari’. “I ricercatori sono preoccupati che il CRISPR possa essere così potente da essere considerato pericoloso”, ha spiegato il dott. Joseph Bondy dell’Università della California, San Francisco (USA), il cui laboratorio ha eseguito la ricerca. “Questi inibitori - ha aggiunto lo studioso - forniscono un meccanismo per bloccare le applicazioni nefaste del CRISPR, rendendolo più sicuro, per esplorare tutti i modi in cui questa tecnologia può essere usata per aiutare le persone”.

Il problema con CRISPR, però, è che è difficile contenere i cambiamenti genetici, una volta introdotto, perché non sempre si può tornare indietro e correggere eventuali errori. Questo nuovo interruttore, comunque, non è in grado di invertire tutte le modifiche già apportate ma potrebbe fermare velocemente il sistema dal generare ulteriori modifiche.

Il sistema CRISPR/Cas 9

Il CRISPR - chiamato ufficialmente sistema CRISPR/Cas 9 - funziona come un insieme di forbici molecolari: è stato scoperto all’interno di batteri, dove è usata come un’arma genetica per fermare i virus (sì, anche i microbi possono essere infettati).

In sintesi, il sistema entra in funzione ogni qual volta un batterio è infettato da un virus: il microbo salva una piccola porzione del DNA del virus bloccato in un archivio genetico chiamato CRISPR, in modo tale che lo riconosca al ‘prossimo incontro’. Se il microbo dovesse essere infettato nuovamente, infatti, questo DNA virale è codificato in un’arma segreta chiamata Cas 9, un enzima che caccia qualsiasi DNA che corrisponde a quello presente in archivio, disabilitando così il virus.

Nel 2012, però, i ricercatori si sono resi conto che il sistema può essere programmato per tagliare via qualunque cosa si volesse: si aggiunge il gene che si vuole estirpare all’interno del CRISPR e il Cas 9 farà il suo dovere di ‘buttafuori’. Il problema è che è ancora presto per utilizzare questo strumento. Anche se è molto più facile da usare ed è più preciso rispetto a ogni altra tecnica di modifica genetica, si sta ancora imparando a dominarlo.

Gli scienziati cinesi, a tal proposito, che furono i primi a usare CRISPR sugli embrioni umani non vitali nel 2015, hanno ammesso che lo strumento presentava ancora “ostacoli significativi” da superare prima del suo uso clinico. La preoccupazione, infatti, è che CAS 9 possa modificare accidentalmente i geni sbagliati o che i suoi cambiamenti possano avere effetti collaterali imprevisti. Ancora peggio, nelle mani sbagliate, lo strumento potrebbe essere usato per scopi non etici, come la modifica non regolamentata della linea germinale umana. Ma il nuovo interruttore, come detto, potrebbe offrire una soluzione che arresta i cambiamenti causati dal CRISPR, consistente in una serie di proteine scoperte all’interno di un virus che attacca i batteri.

Due proteine per inibire il sistema CRISPR

“Proprio come la tecnologia CRISPR è stata sviluppata dai sistemi di difesa anti-virali naturali nei batteri, possiamo anche sfruttare le proteine anti-CRISPR che i virus hanno creato per aggirare queste difese batteriche”, ha spiegato il ricercatore Benjamin Rauch. Il team di studiosi, infatti, ha isolato queste proteine dai batteri Listeria che erano stati infettati da un virus.

I ricercatori hanno compreso che se il Cas 9 dei batteri avesse funzionato correttamente, avrebbe cominciato ad attaccare il proprio DNA, visto che erano stati infettati da un virus conosciuto. Dal momento che questo non stava accadendo, qualcosa doveva avere spento il Cas 9. Sono state isolate, quindi, le proteine che sembravano essere coinvolte e testato quali avessero avuto la capacità di fermare la modifiche del CRIPR nelle cellule umane.

Gli studiosi hanno, dunque, scoperto che due di queste proteine, AcrIIA2 e AcrIIA4, hanno lavorato insieme per inibire i sistemi CRISPR: queste non possono invertire i cambiamenti genetici già fatti ma possono fermare eventuali modifiche, ‘spegnendo’ il Cas 9.

I ricercatori, infine, stanno lavorando non solo allo sviluppo di questo interruttore ma anche sul come si potrebbero usare queste proteine per rendere l’editing CRISPR più preciso e sofisticato. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Cell.

 

Per approfondire guarda anche: “Enzimi“

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TAG: Genetica medica | Ricerca | Malattie genetiche
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