CRISPR-Cas: l’ingegneria genetica del futuro

Il sistema CRISPR-Cas è una tecnologia molto nota nel campo delle Life Sciences, considerata ad oggi una delle più innovative tecniche sviluppate nel corso del nuovo millennio, incarnando di fatto il presente ed il futuro del genome editing (letteralmente “modifica del genoma”).

Questo interessante sistema è basato su un complesso molecolare “programmabile” costituito da una proteina della famiglia Cas (la più nota delle quali è rappresentata da Cas9) e RNA, che insieme sono in grado di riconoscere e correggere specifiche porzioni del DNA in modo semplice e preciso.

Scoperto inizialmente negli anni ‘90 come mezzo di difesa di alcuni batteri, nel 2012, grazie al grande sforzo da parte del gruppo di ricerca della microbiologa francese Emmanuelle Charpentier [1] e della biochimica statunitense Jennifer Doudna [2], è stato possibile ingegnerizzare tale sistema in modo da renderlo utilizzabile su gran parte delle cellule e degli organismi viventi.

Questo sistema è in grado di agire in vari modi: uno dei più interessanti è costituito dai double strand breaks (DSB), ovvero singole e mirate rotture del DNA che vengono riparate con una sequenza ad alta omologia, il che permette di generare mutazioni che portano con sé un notevole vantaggio dal punto di vista funzionale per l’organismo. In futuro, questo potrebbe garantire un strumento terapeutico sicuro per la cura di gravi patologie genetiche, come il morbo di Huntington e l’anemia falciforme, oltre a numerose patologie dell’infanzia e non.

Ma la sua forza non si limita ad un unico ambito: il CRISPR-Cas è in via di sperimentazione anche in numerosi rami del settore agroalimentare. In primis, grazie a questo sistema, nelle piante si possono rafforzare i geni legati alla resistenza allo stress idrico (come nel caso di siccità) e ad agenti patogeni, quali funghi e altri parassiti. Inoltre, è possibile modificare regioni geniche regolatrici associate alla produzione di frutti ed alla fertilità della pianta stessa (Quantitative trait loci): in uno studio di Daniel Rodriguez-Leal et al. [3], CRISPR-Cas9 è stato utilizzato sulla pianta del pomodoro al fine di incrementare la produzione e la qualità dei frutti, evidenziando una maggiore efficienza di questa tecnica rispetto ai tradizionali metodi di incrocio.

Infine, CRISPR è stato vagliato anche come possibile strumento per contrastare l’infezione da SARS-CoV-2. Il sistema PAC-MAN (simpatico acronimo di Prophylactic Antiviral CRISPR in Human Cells), ideato dal gruppo di Abbot et al. [4], ha mostrato come la proteina Cas13-d, in cooperazione con RNA guida specifici, è in grado di riconoscere ed attaccare più del 90% dei Coronavirus, compreso il SARS-CoV-2, inducendo delle mutazioni in grado di neutralizzarli e impedirne la riproduzione all’interno delle cellule epiteliali dei polmoni.

CRISPR-Cas si pone come uno strumento dalle alte potenzialità e dotato di una semplicità di azione sorprendente. Tuttavia, ancora passi da gigante attendono questa tecnologia in via di affermazione. La corretta messa a punto di tale strumento per fini clinici o il suo utilizzo nel settore agroalimentare sono aspetti su cui lavorano sinergicamente numerosi gruppi di ricercatori: “da grandi poteri derivano grandi responsabilità”.

Per l’articolo ufficiale su Cell Press
Per l’articolo ufficiale su Nature Plants
  1. Emmanuelle Charpentier
  2. Jennifer Doudna
  3. Daniel Rodriguez-Leal et al.
  4. Abbot et al.

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