Il metodo Crispr/Cas9 viene spesso definito "taglia e incolla genetico" oppure editing genetico. Come quindi intuirai, si tratta di una tecnica per alterare sequenze del Dna in modo da correggere eventuali errori. Scoperto e messo a punto tra il 2012 e il 2013, oggi è impiegato soprattutto in agricoltura, ma lo sguardo dei ricercatori è rivolto verso l'essere umano. Si pensa infatti che possa diventare un nuovo strumento di precisione per contrastare le malattie genetiche, addirittura fin dalla nascita.

E se già ti stai spaventando all'idea di tanti nuovi Frankenstein che vogliono creare il superuomo e sconfiggere la morte, è meglio se fai un bel respiro e soprattutto un passo indietro. La comunità scientifica non è per nulla d'accordo con la possibilità di modificare gli embrioni, come è avvenuto nel 2018 in Cina, mentre sta pensando di utilizzare questa nuova tecnologia per sconfiggere alcune patologie che interessano il genoma o infezioni gravi provocati da virus.

Cos'è e a cosa serve il Dna

Lo schema a doppia elica lo avrai sicuramente in mente, ma sai di preciso da cosa è formato e a cosa serve il tuo Dna? Innanzitutto la sigla sta per acido desossiribonucleico ed è il nome di una macromolecola biologica appartenente alla categoria degli acidi nucleici. All'interno del tuo corpo, questa particella si trova nel nucleo delle cellule che formano i tuoi organi, il tuo scheletro e qualsiasi altra cosa ti permetta di assumere l'aspetto fisico che hai. Immaginati una specie di lunga catenella, formata da nucleotidi, che potremmo definire come l'unità di base del Dna.

A loro volta questi nucleotidi sono composti da tre elementi: un gruppo fosfato, un pentoso ovvero uno zucchero che possiede cinque atomi di carbonio e una base azotata. Più che di nucleotidi e di gruppo fosfati, però, tu avrai sentito parlare di cromosomi. Di fatto, questi sono gli avvolgimenti delle molecole che compongono il Dna. Rappresentano il modo in cui questo si dispone all'interno del nucleo delle cellule. Per farti un esempio, i cromosomi maschili hanno proprio la forma di una X e di una Y, naturalmente visibile solo a un microscopio.

Dopo aver sviscerato i singoli componenti del Dna, torniamo a modello a doppia elica di cui ti parlavo all'inizio del paragrafo. Tieni bene a mente questa figura mentre ti spiego da cosa è composta. I due cordini che vedi all'esterno, lo scheletro insomma, sono filamenti di nucleotidi. Sono orientati in due direzione opposte e, come saprai, si avvolgono su loro stessi, formando una vera e propria spirale composta dal gruppo fosfato e dal pentoso. A unirli, una serie di barrette che corrispondono all'asse centrale, cioè le basi azotate.

Ma a cosa serve nella pratica il Dna? Come già saprai, il Dna viene di norma definito "patrimonio genetico" e ciascuno ha il proprio, dal più piccolo dei moscerini fino all'essere umano. Questo perché è la sede naturale dei geni, che non sono altro che sequenze di nucleotidi. Quando ti dicono che "è tutta questione di geni", riferendosi di solito a un tratto del tuo carattere o del tuo aspetto fisico, loro probabilmente non lo sanno ma intendono gli addetti alla produzione delle proteine che, in effetti, fanno in modo che il tuo corpo assuma la forma che ha. Per questo spesso ci si riferisce al Dna come al libretto di istruzioni delle cellule e all'Rna come al dizionario utilizzato per decifrare queste indicazioni.

Come funziona il metodo Crispr/Cas9

Per capire come funzioni il metodo Crispr/Cas9, che viene volgarmente definita di "taglia e incolla genetico", bisogna ripartire proprio dalla fine del paragrafo precedente: dai geni. Ognuna di queste particelle, che ora sai di preciso come sono fatte, ha una sua funzione specifica per il tuo organismo. Circa 22mila di questi, ad esempio, contengono le istruzioni per mettere insieme gli aminoacidi e sintetizzare le proteine. Questi formano il tuo patrimonio genetico vero e proprio. Altri invece danno a loro volta indicazioni ad altri geni. C'è poi una terza porzione che è ancora oggetto di studio e non si è ancora riusciti a definire con certezza a cosa servano.

Come immaginerai quelli che interessano a te sono i famosi 22mila. Le istruzioni formulate da loro, che risiedono nel nucleo della cellula, devono arrivare in un'altra parte di questa affinché vengano lette, decodificate e messe in pratica. Questa zona si chiama citoplasma. Per questa funzione esiste una molecola che si occupa di fare da postino, l'Rna (acido ribonucleico). Quando la proteina "nasce", viene poi spedita a svolgere il proprio compito. La diretta conseguenza di questo meccanismo è che se c'è un errore alla base del procedimento, anche il risultato sarà in qualche modo in difetto. La proteina insomma non funzionerà come dovrebbe e potrebbero quindi avere origine alcune malformazioni o malattie genetiche.

Ed è a questo punto che entra in gioco la tecnica Crispr/Cas9, di cui la pronuncia corretta è "crisper". Le sequenza di informazioni non del tutto corrette viene copiata e ricreata, nella versione giusta, su un pezzo di Rna. Questo segmento sarà poi il campione, o lo stampo, da cui trarranno spunto le future copie del pacchetto di istruzioni in questione, che dunque non presenteranno più alcun errore. Ti ricordi le fotocopie che si facevano a scuola? A volte poteva capitare di notare un refuso sul foglio originale. Invece che ricominciare da capo, si incollava su quella parola un foglietto di carta con scritto sopra il vocabolo corretto. Le copie successive sarebbero così uscite senza alcun problema: ecco il taglia e incolla genetico. A compiere il lavoro di forbice e colla molecolare è una proteina che è la natura ha adibito proprio a questo scopo: la Cas9.

Come nasce il metodo

Il metodo Crispr/Cas9 nasce dall'osservazione dei batteri. Questi esserini di cui di norma preferisci dimenticarti hanno in realtà diverse caratteristiche interessanti, tra cui una sorta di sistema immunitario che li aiuta a proteggersi dall'attacco dei virus (sì, anche i germi rischiano di venire presi di mira da altri germi) o di altre minacce esterne, tipo gli antibiotici. Anziché anticorpi, loro hanno però la possibilità di mutare il proprio Dna per diventare resistenti al pericolo e lo fanno proprio attraverso la proteina Cas9.

Una scoperta che per il mondo biomedico ha rappresentato una svolta incredibile: per la prima volta si poteva modificare il genoma velocemente, ma soprattutto in modo economico. Siamo a cavallo tra il 2012 e il 2013 e le due equipe di ricerca statunitensi che hanno raggiunto questo risultato ora si chiedono: come si può impiegare nella pratica questo meccanismo? La prima destinazione concreta è il mondo dell'agricoltura, dove il metodo Crispr viene utilizzato per favorire la selezione naturale delle piante più resistenti e che producono di più. Una sorta di OGM fatto meglio, che non lascia tracce in altre parti del genoma e non ha quindi effetti collaterali.

Tutto ciò accadeva nel 2018, ma a tutti era chiaro dove si volesse o si potesse davvero arrivare: l'editing genetico dell'essere umano. Un esempio? Le due gemelle nate in Cina con Dna modificato.

A cosa serve il metodo Crispr/Cas9

Come ormai avrai capito, 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.

Al momento viene utilizzato in modo costante solo 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 biocombustibili. Ma, come ti accennavo prima, è 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.

Il nuovo metodo Crispr/Cas3

Stai ancora cercando di capire come funziona l'editing genetico, devi sapere che ne è già uscita una versione aggiornata. Il nuovo metodo si chiama Crispr/Cas3 ed è, in sostanza, più preciso del precedente. Ad aprile 2019 un gruppo di ricercatori della Cornell University ha pubblicato uno studio sula rivista Molecular Cell in cui illustra i risultati della sperimentazione su cellule umane.

Invece che singole e limitate, per quanto lunghe, sequenze di Dna, questa nuova tecnica prende in esame l'intero genoma. Lo passa in rassegna da cima a fondo e individua le porzioni non codificanti. Quelle cioè di cui ancora non si conosce la funzione e, per la verità, si pensa che non siano nemmeno utili, tanto che vengono chiamate "Dna spazzatura". In questo modo si potrà studiarle più da vicino e soprattutto manipolarle, alterarle per potenziare tutto l'acido desossiribonucleico.

Nella prima ricerca, gli scienziati hanno rimosso 100 kilobasi (ovvero mille nucleotidi) all'interno di alcune cellule, tra cui quelle embrionali e in una chiamata HAP1 che viene spesso impiegata nell'ambito della ricerca genetica. È ancora necessario, però, affinare la tecnica e soprattutto individuare i confini dei tagli.

Fonte| Università degli studi di Trento