Dove si può applicare il metodo Crispr/Cas9: dall’agricoltura all’industria, ecco tutte le possibilità

C’è chi sostiene che il metodo Crispr/Cas9, che permette di correggere gli errori nel Dna, permetta di fare praticamente qualunque cosa. In effetti, già oggi viene applicato in agricoltura e potrebbe rendere questo settore più sostenibile, inoltre potrebbe beneficiarne anche il settore dei biocarburanti e, naturalmente, la medicina.
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Giulia Dallagiovanna 15 Novembre 2019
* ultima modifica il 22/09/2020

Il metodo Crispr/Cas9 serve per correggere gli eventuali difetti del Dna e, in ambito genetico, si tratta della tecnologia più precisa che sia mai stata brevettata. E se hai già letto gli articoli su cosa sia l'editing genetico e per quali malattie potrà rivelarsi utile, lo avrai ormai capito. Ma la domanda è: a che punto siamo adesso? Viene utilizzata nel concreto questa tecnica, oppure no? In realtà, sì, viene già applicata, ma non in ambito medico dove sono ancora in corso delle sperimentazioni e la sua efficacia deve ancora essere provata in via definitiva.

Al momento è invece una possibilità nell'ambito dell'agricoltura, per favorire la selezione naturale delle piante e fare in modo che quelle più deboli scompaiano da sole con il passare del tempo. L'editing genetico ha trovato inoltre applicazione nel settore industriale, dove si cerca di mettere a punto nuovi biocarburanti. Naturalmente, però, rimane l'essere umano il bersaglio finale. Nel campo della biomedicina, infatti, questa scoperta potrebbe portare a studiare più da vicino e trovare un modo per contrastare malattie genetiche per le quali, fino ad ora, era anche difficile pensare a un approccio terapeutico efficace.

Le applicazioni del metodo Crispr/Cas9

In generale, il "taglia e incolla genetico" consente di fare tre cose:

  1. Produrre mutazioni in tutto e per tutti simili a caratteristiche o cambiamenti naturali, che possono anche funzionare come interruttore per spegnere un gene dannoso.
  2. Correggere i difetti di un gene per permettergli di tornare a funzionare come dovrebbe, servendosi di uno stampo che corregga la sequenza sbagliata di nucleotidi.
  3. Inserire un nuovo segmento di genoma che aggiunga una caratteristica utile a tutto il Dna.

Queste possibilità possono essere applicate a qualunque essere vivente, almeno nella teoria, e aprono orizzonti fino ad ora mai nemmeno immaginati. Per capire meglio cosa significhi nella pratica questa scoperta, proviamo a capire insieme come vengano utilizzate in agricoltura e nell'industria e come potrebbero essere utilizzare anche in medicina.

In agricoltura

L'agricoltura è uno dei primi ambiti in cui il metodo Cripr/Cas9 ha trovato applicazione. Al momento, è già una realtà negli Stati Uniti, in Gran Bretagna e Germania, mentre potrebbe presto mettere radici anche in Francia. L'Italia è ancora un po' indietro nella sua messa a punto. Ma cosa permette e di fare nella pratica? Bè, saprai già che la selezione genetica esiste più o meno da quando l'essere umano ha scoperto la coltivazione delle piante. Attraverso gli incroci, si cercava di ottenere culture più resistenti o addirittura altri tipi di ortaggi. Nascono così, ad esempio, il limone, le carote come le conosci oggi e le clementine. Un metodo che continua a venire utilizzato ancora oggi, ma che richiede tanto tempo e diversi passaggi. Si tende infatti a favorire la selezione naturale, potenziando le varietà che si desiderano, perché sono più resistenti o perché producono più frutti.

L'editing genetico funziona più o meno in questo modo, ma è molto più rapido. Come in una sorta di time lapse, quello che si ottiene in anni e anni di lavoro e sperimentazioni, potrebbe essere raggiunto in un solo passaggio ben calibrato. Si risparmiano così tempo e denaro. E se hai subito pensato agli OGM, cioè agli Organismi geneticamente modificati, devi sapere che si tratta di tutt'altra cosa. In quel caso infatti vengono modificate intere porzioni del Dna del vegetale, mentre in questo caso è sufficiente riparare la lettera sbagliata, o debole. Un'ulteriore differenza con quanto è stato fatto fino ad ora, inoltre, è che non viene inserito materiale genetico derivante da altre specie viventi, ma si lavora direttamente su quello che la varietà in questione già presenta.

L'editing genetico è molto diverso dagli OGM

Come si fa? Attraverso l'impollinazione. La fecondazione è infatti la via più sicura e rapida per innestare un Dna diverso, o comunque alterato, in un organismo. E che il metodo Crispr/Cas9 può essere usato in questo modo è stato dimostrato anche da uno studio pubblicato a marzo del 2019 su Nature Biotechnology.

Il fine è semplice: rendere le colture più resistenti. Ma quello che non si considera è che, se una pianta è forte, potrebbe non aver bisogno nemmeno di pesticidi per garantire la sopravvivenza e la produzione di frutta e verdura. Di conseguenza, l'agricoltura potrebbe diventare più sostenibile ed eliminare il ricorso a prodotti chimici. “In Europa oggi la vite oggi occupa il 7% delle terre coltivate e richiede il 65% dei fitofarmaci usati in agricolturaha spiegato Mario Pezzotti, presidente della Società Italiana di Genetica Agraria – Renderla resistente ai parassiti vorrebbe dire ridurre drasticamente l’uso della chimica e rendere la coltivazione più sostenibile”. Un altro esempio è invece il lavoro del Cnr (Consiglio nazionale delle ricerche) che sta studiando come identificare, ed eliminare, le proteine del glutine all'interno del fumento, in modo da ottenere una varietà adatta anche a chi è celiaco.

Nell'industria

La modifica del Dna delle specie vegetali può trovare applicazioni anche nel settore industriale, e di nuovo possono rappresentare una strategia contro il cambiamento climatico e il riscaldamento globale. Si tratta di biocarburanti, che già esistono, certo, ma che potrebbero diventare molto più semplici da produrre e soprattutto garantire migliori performance. Già nel 2017 l'azienda Synthetic Genomics, fondata dal biologo statunitense Craig Venter, aveva pubblicato uno studio su Nature Biotechnology in cui dimostrava come si potesse modificare il genoma dell'alga Nannochloropsis gaditana e renderla competitiva per la trasformazione in carburante green.

Innanzitutto, devi sapere che Craig Venter è un nome celebre nel mondo scientifico: è stato tra i primi a sequenziare, cioè a produrre una mappa, del Dna umano e ad aver creato in laboratorio la prima cellula sintetica in grado di riprodursi esattamente come una naturale. Insomma, una persona che non poteva rimanere indifferente al nuovo metodo Crispr/Cas9. E infatti proprio lui e il suo team sono riusciti ad alterare geneticamente il metabolismo dell'alga e a fare in modo che producesse più lipidi, che possono poi essere utilizzati per la conversione in biodiesel.

In questo modo il prodotto diventerebbe sostenibile sia dal punto di vista ambientale che economico: un mix davvero fondamentale per rispondere alle diverse necessità che il cambio di rotta imposto dall'emergenza climatica chiede. Per ora, però, è ancora tutto nel campo delle previsioni: serviranno ancora diversi anni prima che questo processo venga adottato a livello industriale.

In medicina

L'arrivo sarà questo: utilizzare il Crispr/Cas9 in medicina per prevenire o curare le malattie genetiche. Per capire però quali possibilità concrete vengono ipotizzate in questo momento, è necessario restringere il campo. Da un lato infatti di parla di patologie per cui, all'attuale stato dell'arte, non esiste nemmeno un approccio terapeutico vero e proprio, dall'altro però sono escluse dal conteggio quelle cosiddette multifattoriali, cioè provocate da un insieme di cause. Si parla dunque solamente di problemi nati dall'alterazione di un unico gene. Non che guarirle sarebbe cosa da poco: pensa se esistesse una cura per la distrofia muscolare o per la malattia di Huntington.

Non è invece ancora praticabile il "taglia e incolla genetico" per gli embrioni. Quando lo scienziato cinese He Jiankui aveva fatto nascere due gemelline immune all'Hiv grazie a un Dna alterato artificialmente, la comunità scientifica era insorta perché intervenire sulla linea germinale significa trasmettere un nuovo patrimonio genetico alle generazioni successive, senza sapere quali potranno essere gli effetti.

In medicina potrebbe essere utilizzato per trattare malattie genetiche causate dall'alterazione di un solo gene

Questo però non significa che non si stia studiando l'editing genetico anche per combattere malattie infettive per le quali ancora non esiste cura. Una ricerca condotta dai ricercatori della Lewis Katz School of Medicine presso la Temple University di Philadelphia e dell'University of Nebraska Medical Center ha permesso di eradicare proprio l'Hiv su 9 topi all'interno di un gruppo di 23. E sempre in tema di animali, si sta pensando di alterare anche il patrimonio genetico della zanzara anopheles per debellare la malaria una volta per tutte.

Altre applicazioni dell'editing genetico

C'è chi sostiene che il metodo Crispr/Cas9, e i successivi aggiornamenti, permetta di fare praticamente qualsiasi cosa, compreso riportare in vita gli animali estinti. Non solo, ma si potranno creare materiali più resistenti e leggeri per le costruzioni, studiare più da vicino le specie animali ed evitare che scompaiano a causa del cambiamento climatico, ottenere quantità di cibo sufficienti per sfamare l'intero Pianeta. E, sì, anche l'industria delle armi ha messo gli occhi sull'editing genetico, con chissà quali risultati.

Fonti| "One-step genome editing of elite crop germplasm during haploid induction" pubblicato su Nature Biotechnology, il 4 marzo 2019;
             "Lipid production in Nannochloropsis gaditana is doubled by decreasing expression of a single transcriptional regulator" pubblicato su Nature Biotechnology, il 19 giugno 2017

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