Genome editing: l'impatto della tecnologia CRISPR 

Negli ultimi anni si è fatto un gran parlare delle nuove frontiere del genome editing, ovvero delle tecniche utilizzate per modificare il genoma in maniera ultra precisa e specifica. In questi discorsi, uno dei termini più utilizzati è certamente CRISPR. Ma cosa significa questa sigla e perché questa tecnica è così importante per il futuro della ricerca scientifica?

In questo articolo proveremo a comprendere meglio questa tecnologia, dalle origini della scoperta fino alle sue applicazioni più avanzate.

Cosa significa CRISPR?

CRISPR è l’acronimo per Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats. Sequenze ripetute di DNA che i batteri utilizzano come un vero e proprio sistema immunitario per proteggersi da acidi nucleici provenienti da altri organismi batterici o da virus. L’esistenza di queste sequenze è stata scoperta nel 1987, ma la loro funzione è stata chiarita solo nel 2007 da uno studio pubblicato sulla rivista Science.

Il meccanismo con cui il sistema funziona è basato sul riconoscimento di specifiche sequenze da parte di una molecola di RNA guida (gRNA). Molecola che è anche in grado di portare sulla sequenza bersaglio un enzima con attività nucleasica chiamato Cas9. Una volta in posizione, l’enzima è in grado di tagliare la sequenza target, rendendola così inattiva.

Proprio grazie a questa estrema selettività e precisione nel taglio, questo meccanismo è stato studiato ed ingegnerizzato al fine di poter essere usato per introdurre modificazioni specifiche all’interno del genoma di una cellula. Tramite la tecnologia CRISPR, infatti, qualsiasi porzione del genoma può essere modificata sfruttando il processo endogeno di riparo che si attiva in seguito ad un taglio del DNA.

Prima dell’avvento della tecnologia CRISPR, altre metodiche di genome editing basate sulla capacità selettiva di inserire tagli in porzioni specifiche del DNA sono state quelle note col nome di Zinc Fingers e di TALEN. Pur sfruttando lo stesso meccanismo biologico di riparo del DNA in seguito a taglio, queste due metodiche avevano grossi problemi relativi a efficienza e costi, motivo per cui le possibilità di editing erano piuttosto ridotte. Con CRISPR, l’efficienza ha fatto un notevole passo in avanti portando questo tipo di approccio ad un nuovo livello. Per comprendere ancora meglio le basi della metodica CRISPR ed il suo funzionamento, ti suggeriamo di guardare questo breve video.

Le possibili applicazioni della tecnologia CRISPR

Quando si pensa alla necessità di modificare un gene le applicazioni possono essere molteplici. Nell’ambito della ricerca “di base”, l’utilizzo della tecnologia CRISPR per effettuare delezioni (Knock-out), inserire o correggere mutazioni o effettuare inserzioni (knock-in), apre a tantissimi possibili scenari sia per lo studio funzionale di geni, che per quello delle proteine ad essi correlate. Una particolare applicazione infatti può essere quella di modificare una proteina aggiungendo un “tag”, ovvero un’appendice che la renda visualizzabile e quantificabile senza necessità di alterarne i livelli di espressione fisiologici e senza quindi necessità di “trasfettare” DNA ricombinante.

È tuttavia in ambito clinico e farmacologico che CRISPR offre le potenzialità maggiori. Non solo per la possibilità di creare più facilmente modelli cellulari di patologia su cui testare nuove molecole, ma candidandosi a diventare la nuova frontiera per la terapia genica, sebbene la sua applicazione allo stato attuale resti comunque ridotta ad una finestra circoscritta di patologie.

Inoltre, la discussione attorno all’utilizzo di questa nuova frontiera della genomica da un punto di vista etico resta molto aperta, sia per le implicazioni relative al suo utilizzo, sia per la mancanza di dati completi e definitivi sui possibili effetti collaterali e off-target che il meccanismo può avere a lungo termine ed in organismi complessi.

Infine, è facile immaginare come questa tecnologia sia di grande interesse nell’ambito agroalimentare, poiché apre a nuove possibilità di modificazione genetica di piante ed animali, sebbene anche in questo caso il dibattito etico intorno alla questione sia ancora molto acceso. Un esempio? Sono stati recentemente effettuati degli studi su come modificare geneticamente le zanzare portatrici di malaria in modo da renderle incapaci di riprodursi, eliminando di fatto la causa principale della malattia.

Promega e CRISPR

Promega ha deciso di sfruttare la tecnologia CRISPR per rendere ancora più trasversale l’utilizzo di HiBiT, un tag di soli undici amminoacidi che permette la quantificazione in luminescenza di qualsiasi proteina di interesse, senza necessità di anticorpi.

Grazie all’acquisizione delle licenze di utilizzo per il sistema CRISPR, Promega può generare linee ingegnerizzate in cui HiBiT viene fuso al target proteico di interesse senza necessità di over espressione, andando quindi a quantificare la proteina a livelli endogeni ed in contesti completamente fisiologici. Se sei interessato ad una proteina particolare e vorresti avere una linea che ti permetta di quantificarla e visualizzarla, scrivici e ti aiuteremo.

 

Ti è piaciuto questo articolo? Condividilo!

Non sei ancora iscritto alla nostra newsletter? Iscriviti subito per essere sempre aggiornato sui nuovi articoli!