La capacità di editare e modificare il nostro genoma ha sempre fatto parte, finora, alle pagine della fantascienza.
Che siate favorevoli o che vi provochi un brivido lungo la schiena per le varie implicazioni, la medicina genetica è destinata a prendere sempre più piede nei percorsi sanitari che noi o i nostri figli intraprenderanno.
Il genoma e il suo linguaggio
La trasmissione dell’informazione genetica avviene tramite un “codice” contenuto nel DNA composto dalla combinazione di 4 lettere: A, C, G, T.
Essendo il DNA normalmente formato da una doppia elica, per permettere la stabilità della molecola le lettere di un’elica vengono sistemate in modo da combaciare perfettamente con una specifica lettera nell’altra elica: A con T e C con G.
Queste 4 lettere non sono altro che l’unità costituente il DNA, detta “nucleotide”: una base azotata, uno zucchero pentoso e un gruppo fosfato.
Esattamente come avviene nella creazione di una parola, la particolare disposizione di questi nucleotidi in un gruppo di 3 (chiamato codone), induce l’espressione di un particolare amminoacido. L’insieme di più codoni forma la proteina.
Purtroppo però, come accade anche al più preciso degli amanuensi o al più attento dei bibliotecari, possono essere commessi degli errori, o mutazioni, che stravolgono la funzione di tutta la molecola, cambiando anche solo una lettera.
Queste mutazioni sono dette “puntiformi” e tra le 50.000 mutazioni del codice genetico causanti una patologia e/o disfunzione di una molecola, queste ricoprono più del 50% (ben 32.000).
Va da sé, che la scienza ha sempre inseguito il sogno di poter correggere definitivamente questi errori e, sebbene siamo ancora molto lontani dal poter modificare a nostro piacimento interi tratti del codice genetico, con i questi 2 studi presentati dal Broad Institute del MIT di Boston e pubblicati su Nature e su Science si riesce finalmente a delineare una strada verso questo obiettivo.
Il “pivot” di questo meccanismo
Protagonista di questi 2 studi è una proteina già salita agli onori della cronaca e in grado di promettere miracoli: la CRISPR/Cas (o “Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats Associated Protein” se non gradite gli scioglilingua) è un meccanismo enzimatico identificato nei procarioti e da loro utilizzato per difendersi dalle aggressioni esterne.
Una volta intuite le potenzialità di questo motore proteico, si è provveduto a modificarlo per renderlo un potentissimo quanto precisissimo strumento di riconoscimento ed editing di specifiche sezioni del DNA.
Per chi volesse approfondire, abbiamo già parlato qui della CRISPR.
I risultati presentati hanno evidenziato un livello di precisione altissimo, tanto da definire questo meccanismo CRISPR 2.0
Gli studi
Nello studio pubblicato su Nature i ricercatori, guidati da David Liu, sono riusciti a modificare un singolo nucleotide causante mutazione all’interno del codone.
Tramite uno strumento sviluppato dal team chiamato “Adenine Base Editor” (ABE), i ricercatori sono riusciti a riarrangiare gli atomi nella lettera “A”, trasformandola in una “G”.
Come risultato di questa modificazione indotta dai ricercatori, si è passati da una coppia di nucleotidi “A-T”, responsabili della mutazione, ad una coppia “G-C”.
Un tale cambiamento nella linea di codice genetico avrebbe implicazioni enormi in termini di prognosi terapeutica: si stima infatti che delle 32.000 mutazioni puntiformi più della metà siano indotte dalla presenza di una lettera “A” e non di una “G”.
Rispetto alla precedente versione quindi, la nuova tecnica riscrive il singolo nucleotide nel codice genetico anziché tagliare e sostituire interi frammenti di DNA: questo meccanismo va col nome di “base editing”.
Si va quindi a perfezionare una tecnica recentemente utilizzata: in uno studio condotto in Cina, e qui da noi riportato, i ricercatori hanno trasformato una “G” in una “A”, rimuovendo la mutazione puntiforme causante talassemia in un embrione umano.
Se il meccanismo precedente era similare al taglio praticato da una forbice, i ricercatori hanno definito il nuovo meccanismo di CRISPR/Cas9 e ABE più simile a quello di una penna.
Nello studio pubblicato su Science, invece, i ricercatori, guidati da Feng Zhang, sono riusciti a modificare (utilizzando un meccanismo simile all’altro studio) le lettere presenti nell’RNA (acido ribonucleico).
L’RNA, a differenza del DNA, non presenta una doppia elica e presenta una lettera “U” (uracile) al posto della “T”, inoltre il suo ruolo primario non è quello di conservare l’informazione genetica (compito del DNA).
Per riuscire a modificare l’RNA, che presenta una struttura lievemente diversa da quella del DNA, i ricercatori hanno sviluppato un nuovo enzima: la CRISP/Cas13.
Utilizzando la Cas13, i ricercatori hanno sostituito la lettera “A” nel codice dell’RNA con una molecola di “inosina” che la cellula ha interpretato come una lettera “G”.
Il vantaggio di una modifica dell’RNA risiede nel fatto che non si otterrebbero cambiamenti permanenti nella cellula, ma allo stesso tempo si potrebbe impedire alla cellula di continuare a mantenere un comportamento dannoso.
Se da un lato la possibilità di modificare il nostro codice genetico apre a infinite possibilità terapeutiche, dall’altro apre anche a possibilità raccapriccianti, se in mano a individui dalle intenzioni scellerate. Come sempre la scienza offre un miglioramento, sta poi a noi decidere se impiegarlo nel bene o nel male.
FONTI | Articolo su Nature, Articolo su Science, Immagine in evidenza