Harvard, MIT rende controverso lo strumento di modifica del gene CRISPR più potente

I recenti progressi nella modifica del DNA hanno il potenziale per trattare una gamma più ampia di malattie umane rispetto al passato. Ma gli scienziati hanno ancora bisogno di risolvere il problema di fare quei cambiamenti in tutte le cellule del corpo che ne hanno bisogno.

Ora, un gruppo di ricercatori del Broad Institute della Harvard University e del Massachusetts Institute of Technology (MIT) hanno identificato un enzima più piccolo che renderà più facile consegnare il macchinario di modifica dei geni direttamente alle cellule all'interno del corpo.

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Questo innovativo sistema di modifica del genoma - noto come CRISPR - è già utilizzato per apportare modifiche precise al DNA degli animali da laboratorio.

I ricercatori sperano di individuare le malattie umane con il metodo. Disabilitando o alterando i geni nelle cellule umane, gli scienziati potrebbero un giorno essere in grado di curare malattie che vanno dalla fibrosi cistica alle malattie cardiache e al diabete.

Nel caso di alcune malattie, gli scienziati potrebbero estrarre le cellule staminali dal sangue e alterarle usando CRISPR. Avrebbero quindi restituire le cellule alterate al corpo del paziente.

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Per altre malattie, tuttavia, gli scienziati devono usare un virus disabilitato per consegnare l'intero sistema CRISPR alle cellule. Questo pacchetto deve includere un enzima batterico - noto come Cas9 - che fa tagli nel DNA e un pezzo di RNA che guida l'enzima nella giusta posizione.

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Gli scienziati risolvono un problema di consegna

Uno dei più promettenti veicoli di consegna, o vettori, per consegnare CRISPR in la gente è il virus adeno-associato (AAV). Questo vettore non è noto per causare malattie umane ed è già stato approvato in Europa per l'uso in studi clinici.

Tuttavia, AAV ha una capacità di carico limitata. Ciò rende difficile confezionare tutti i pezzi necessari per la modifica del genoma.

Una soluzione potrebbe essere quella di trovare un vettore che possa trasportare di più. Ma AAV ha già una comprovata esperienza. Invece, i ricercatori del Broad Institute si sono concentrati sulla ricerca di un enzima Cas9 più piccolo, uno che si adattasse più facilmente all'interno dell'AAV.

Ciò comportava la setacciatura di circa 600 enzimi Cas9 da diversi ceppi di batteri. I ricercatori hanno ridotto questa lista a sei potenziali candidati.

"Fortunatamente, una di queste proteine ​​Cas9 più piccole si è rivelata adatta allo sviluppo della metodologia descritta in questo documento", ha dichiarato Eugene Koonin, un ricercatore con il Centro nazionale per le informazioni sulle biotecnologie e un autore che contribuisce allo studio, in un comunicato stampa.

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L'enzima Cas9 presentato nel documento, pubblicato oggi su Nature, proviene dal batterio Staphylococcus aureus, che può causare infezioni da stafilococco negli esseri umani.È il 25 percento più piccolo di quello attualmente usato con CRISPR, che è da Streptococcus pyogenes.

Gli scienziati possono ora modificare il genoma umano, una lettera alla volta »

Enzimi più efficaci nell'editing del gene

Con il problema del packaging risolto, i ricercatori hanno deciso di testare se l'enzima Cas9 più piccolo funzionasse bene come la versione attuale.

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Hanno esaminato il numero di tagli involontari, o errori, commessi da Cas9 in altre aree del DNA. A questo proposito, il Cas9 più piccolo era preciso quanto l'enzima da S. pyogenes.

Questo nuovo Cas9 fornisce un'impalcatura per … aiutarci a creare modelli migliori di malattia, identificare meccanismi e sviluppare nuovi trattamenti. Feng Zhang, Massachusetts Institute of Technology

Successivamente, i ricercatori hanno messo il Cas9 più piccolo a lavorare su un potenziale trattamento per le malattie cardiache. I ricercatori hanno iniettato il sistema di consegna AAV - con il più piccolo Cas9 al seguito - nel fegato dei topi.

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L'obiettivo di Cas9 era un gene chiamato PCSK9 associato a colesterolo alto e malattie cardiache. Una volta consegnato, Cas9 ha fatto tagli a quel gene, disabilitandolo efficacemente.

Una settimana dopo il trattamento, i livelli di colesterolo nei topi sono diminuiti. Questi effetti sono durati fino a un mese.

Questa tecnologia è molto lontana dal trattamento della malattia negli esseri umani. Come altre promettenti tecniche di editing genetico, CRISPR è probabile che subisca battute d'arresto lungo il percorso.

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Ma il successo dei ricercatori si aggiunge agli strumenti disponibili per la modifica dei geni delle persone.

"Il nostro obiettivo a lungo termine è quello di sviluppare CRISPR come piattaforma terapeutica", ha affermato il ricercatore capo del team Feng Zhang, membro del Broad Institute e investigatore presso l'Istituto McGovern per la ricerca sul cervello a MIT. "Questo nuovo Cas9 fornisce un'impalcatura per espandere il nostro repertorio Cas9 e ci aiuta a creare modelli migliori di malattia, identificare i meccanismi e sviluppare nuovi trattamenti. "

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DNA Editing Affronta ostacoli etici

CRISPR affronta anche altre sfide prima che possa essere ampiamente utilizzato per il trattamento di malattie umane.

Uno è la sua sicurezza. CRISPR è più veloce e più facile da usare rispetto ad altre tecniche di modifica dei geni. Ma ciò non significa che sia più preciso. I tagli fuori bersaglio al DNA possono verificarsi quando la sequenza è simile ma non identica all'RNA guida. Questo potrebbe avere conseguenze non intenzionali - e potenzialmente mortali - sulla salute.

La natura precisa della tecnica di editing genetico ha sollevato anche questioni etiche. La tecnica potrebbe essere utilizzata per curare le malattie, ma potrebbe anche essere utilizzata per migliorare qualità come l'intelligenza o l'aspetto fisico nei cosiddetti "bambini di design". "

Alcuni di questi cambiamenti potrebbero essere apportati alla linea germinale umana - spermatozoi, uova ed embrioni - in modo che vengano trasmessi alle generazioni future.

Personalmente ritengo che non siamo abbastanza intelligenti … per sentirci a proprio agio sulle conseguenze del cambiamento dell'ereditarietà, anche in un singolo individuo.Dr. David Baltimore, California Institute of Technology

In risposta a questa minaccia, un gruppo di biologi - incluso l'inventore dell'approccio CRISPR - ha chiesto un divieto mondiale sull'uso di questa tecnica negli esseri umani in qualsiasi modo che potrebbe essere trasmesso alla prole.

La moratoria fornirebbe agli scienziati, agli esperti di etica e al pubblico il tempo per studiare il potenziale impatto di questo metodo.

"Ci preoccupiamo che le persone apportino cambiamenti senza la conoscenza di ciò che questi cambiamenti significano in termini di genoma globale", ha dichiarato al New York Times il Dr. David Baltimore, un membro del gruppo. "Personalmente ritengo che non siamo abbastanza intelligenti - e non lo saremo per molto tempo - per sentirci a nostro agio sulle conseguenze del cambiamento dell'ereditarietà, anche in un singolo individuo. "

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