Crispr-cas 9 le forbici del DNA

[0:01]Ogni cellula del nostro corpo contiene una copia del codice genetico. Nel caso dell'uomo, 20.000 geni scritti in 3 miliardi di lettere dell'alfabeto biologico. Il DNA è formato da due lunghe molecole ripiegate in una doppia elica e collegate fra loro. I geni decidono chi siamo, come individui e come specie. Tutti gli esseri viventi funzionano in questo modo e grazie ai progressi nella decodifica del DNA, i ricercatori hanno scoperto migliaia di geni non solo nell'uomo, ma in molte altre specie animali, vegetali e microbiche. Oggi è possibile utilizzare queste informazioni in modi impensabili appena 30 o 40 anni fa. Un esempio, la cellula come biofabbrica per la sintesi di molecole farmacologicamente attive. In particolare, l'utilizzo di piante per produrre farmaci e altri composti per terapie sull'uomo. Con complesse tecniche, nella pianta viene inserita la sequenza di DNA che codifica la proteina umana che si vuole ottenere. Cioè nel codice genetico della pianta vengono inserite istruzioni per così dire estranee che la inducono a produrre un composto chimico complesso che quel vegetale non utilizza normalmente. La pianta crescendo sintetizzerà quel composto che alla fine del ciclo verrà estratto e purificato dalle sue foglie. Qui siamo al centro di ricerche Casaccia dell'Enea nei laboratori dove questo metodo viene impiegato per la produzione sperimentale di anticorpi monoclonali umani. Cioè farmaci di nuova generazione per terapie antitumorali. Oggi una scoperta straordinaria della quale non si è parlato molto, ma che sta rivoluzionando le tecniche impiegate nei laboratori, promette di dare ai ricercatori strumenti molto più precisi ed efficienti nel taglia e incolla del DNA. È un metodo rivoluzionario, in quanto permette al ricercatore di arrivare direttamente sulla singola lettera dell'alfabeto della vita. E quindi modificare un gene migliorandolo o eliminandolo se è difettoso. Ecco una breve storia di questa scoperta che ci farà capire meglio come funzionino queste precisissime forbici molecolari che tagliano il DNA esattamente dove decide il ricercatore. Di solito siamo abituati a pensare ai batteri come agenti patogeni. Eppure anche i batteri hanno i loro nemici che possono attaccarli. Alcuni tipi di virus detti batteriofagi. Quando i batteri si accorgono della presenza di un virus all'interno, il loro DNA produce corte molecole di RNA, alcune delle quali contengono una sequenza che si abbina a quella del virus. Queste piccole molecole di RNA formano un complesso con una proteina chiamata Cas9. Da qui il nome impronunciabile di questo metodo, il CRISPR-Cas9. Cas9 è un enzima che può tagliare il DNA del virus. Quando la molecola di RNA prodotta dal batterio si abbina al genoma del virus, l'enzima taglia il DNA del virus proprio in quel punto. Questa frammentazione impedisce la replicazione del virus, di fatto neutralizzandolo. Negli anni scorsi, i ricercatori che studiavano questo sistema si sono resi conto che modificandolo era in grado di tagliare non solo il DNA di tipo virale, ma anche il DNA di qualsiasi altro organismo in punti molto precisi, semplicemente rielaborando le corte molecole di RNA che funzionano da guida. E questo può essere fatto non solo in vitro, ma anche nel nucleo delle cellule viventi. Una volta entrato nel nucleo della cellula, l'enzima forbice del CRISPR-Cas9 taglierà il DNA proprio nel punto dove l'RNA guida troverà corrispondenza sul genoma. In questo modo si può, ad esempio, sostituire la copia di un gene difettoso con uno funzionante. Tutte queste operazioni possono essere condotte in cellule in cultura e in cellule staminali che poi si differenzieranno in molti altri tipi di cellule. Può essere fatto anche in un ovulo fecondato consentendo così di ottenere, ad esempio, modelli animali portatori di precise mutazioni fondamentali per simulare malattie umane. A differenza dei metodi precedenti, CRISPR può essere impiegato su più geni contemporaneamente. Sono metodi che vengono continuamente migliorati e perfezionati che avranno numerose applicazioni in ricerca di base, realizzazione di nuovi farmaci, in agricoltura e forse in un domani non troppo lontano per terapie personalizzate in pazienti affetti da malattie genetiche.