Editing genetico, la svolta di Trento:
il “taglia e cuci” per correggere il Dna

È la variante CRISPR più precisa di cui la comunità scientifica abbia avuto finora notizia. L’hanno realizzata e appena presentata sulla rivista Nature Biotechnology Anna Cereseto e i suoi colleghi del Centro di biologia integrata (CIBIO) dell’Università di Trento. Quanto alla CRISPR è una tecnica giovane – è stata messa a punto nel 2012 – che consente l’editing genetico, la correzione del DNA umano, ma anche di ogni altro essere vivente. In breve, la ricerca del gruppo trentino segna, con buona probabilità, una svolta nelle biotecnologie, perché promette di “riscrivere” il codice genetico nostro e altrui con una precisione, appunto, che non ha precedenti.

Prima di descrivere in cosa consiste la novità anche da un punto di vista tecnico, conviene fare un breve passo indietro fino al 2012, quando alcuni gruppi di ricerca americani, tra cui spiccano quelli guidati rispettivamente da Jennifer Doudna e Feng Zhang, propongono per la prima volta la CRISPR/Cas9, la tecnica che consente l’editing genetico. È una rivoluzione. Che non nasce dal nulla, però. I ricercatori americani hanno semplicemente (si fa per dire) utilizzato un metodo che in realtà è stato inventato da miliardi di anni ed è tuttora utilizzato dai batteri per difendersi da virus e da materiale genetico “alieno” potenzialmente pericoloso.

Il Clustered Regularly Interspaced Palindromic Repeats (CRISPR) è una sorta di primitivo ma efficace sistema immunitario che riconosce “l’altro da sé” e lo cancella. È costituito da sequenze che si ripetono lungo il DNA cui sono associati i geni chiamati cas, che contengono le informazioni per la sintesi di enzimi capaci di tagliare il DNA nei punti giusti, eliminare le sequenze indesiderate e sostituirle con quelle volute. Quello che hanno fatto Jennifer Doudna, Feng Zhang e altri è stato trasformare il sistema, con opportuni accorgimenti, in una “forbice universale” in grado di effettuare la “riscrittura del DNA” in qualsivoglia ambiente cellulare, ivi incluso in quello degli eucarioti e di quegli eucarioti che noi consideriamo un po’ più speciali degli altri: gli uomini.

La CRISPR/Cas9 di Jennifer Doudna, Feng Zhang si annuncia come una tecnologia universale, semplice, economica che tutti (o, almeno, tutti coloro che hanno una certa cognizione di biologia del gene) possono utilizzare. Perché il “taglia e cuci” può essere utilizzato proprio come fanno i batteri: per espellere con grande precisione ed efficacia e a basso costo i tratti di DNA deteriorati, malati o comunque indesiderati, e sostituirli con tratti integri, sani o comunque desiderati. E funziona in qualsivoglia organismo. La tecnica fa editing genetico con successo su piante, topi e cellule umane adulte.
E, tuttavia, appare subito chiaro che non si tratta della “tecnica definitiva” di gene editing. E non solo perché altri gruppi si mettono alla ricerca di sistemi analoghi, ma più evoluti, anche in organismi superiori. Ma anche perché la precisione della CRISPR/Cas9 è alta, ma non assoluta.

L’obiettivo è quello di cercare, dunque, e mettere a punto una tecnica CRISPR ancora più precisa. Il dibattito etico è acceso. Alcuni accusano i ricercatori di volersi “sostituire a Dio”. Ma la possibilità, per ora teorica, di guarire da una serie di malattie, almeno quelle monogeniche, non è allettante.
E, infatti, la polemica raggiunge il color bianco il 16 marzo 2015, quando un genetista cinese, Junjiu Huang, in forze all’università Sun Yat-sen di Guangzhou, con un gruppo di quindici collaboratori rende noto di aver utilizzato la tecnica CRISPR/Cas9 su embrioni umani per verificare se funziona come terapia genica di una malattia nota e diffusa: la beta-talassemia. In pratica Huang e i suoi hanno utilizzato 86 zigoti nel tentativo di eliminare le mutazioni del gene HBB che causano la malattia o l’intero gene mutante. L’obiettivo dichiarato: curare fin dall’inizio, nella linea germinale, la grave patologia.

Ma resta il problema della precisione, da migliorare.
Proprio in quei giorni a Trento il gruppo di Anna Cereseto e di Antonio Casini inizia a lavorare sulla CRISPR/Cas9, utilizzando come organismo modello il lievito. Obiettivo: ridurre la frequenza degli errori nel “taglia e cuci”. In genere si utilizzano tre sistemi: aggiustare le modalità di ingresso della CRISPR nelle cellule, facendo in modo che resti nell’ambiente cellulare solo il tempo necessario per “tagliare e cucire” nel modo desiderato; affinare il sistema di puntamento, facendo in modo che l’esploratore (una molecola di RNA) individui con esattezza il bersaglio giusto; affilare le forbici, vale a dire i geni Cas, in modo che taglino con assoluta precisione e rapidità.

È su questa terza opzione che lavorano a Trento, modificando quanto basta le microscopiche forbici. Con una tecnica, tuttavia, non convenzionale. Ma evolutiva. Detto in altri termini, i ricercatori italiani hanno lasciato che il sistema Cas evolvesse mutando in provetta e hanno poi selezionato le varianti più efficienti.
Anche il metodo di selezione delle varianti è particolare. Le cellule di lievito che subiscono i “tagli e le ricuciture giusti” si colorano di rosso, mentre quelle dove l’operazione è sbagliata diventano bianche. Risultato: con le varianti così selezionate il tasso di errori diminuiscono del 99%.
Se i risultati della tecnica trentina verranno confermati, la terapia genica farà un passo enorme in avanti. Sì, a Trento potrebbero aver posto una pietra miliare nella storia della biomedicina. Dimostrando, ancora una volta, che malgrado tutto la comunità scientifica italiana è in grado di competere al meglio nel mondo globalizzato della ricerca.
Intanto, fanno sapere dall’università trentina, è stata depositata la domanda di brevetto.