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Gli ingegneri del genoma hanno apportato più di 13.000 modifiche CRISPR in una singola cella
Wolfgang Kumm | Immagini AP
Sin dalla sua invenzione, CRISPR ha permesso agli scienziati di introdurre cambiamenti del DNA in posizioni specifiche in un genoma. Spesso queste modifiche precise vengono apportate una alla volta.
Forse non ancora per molto. Un team dell'Università di Harvard afferma di aver utilizzato la tecnica per apportare 13.200 alterazioni genetiche a una singola cellula, un record per la tecnologia di modifica genetica.
Il gruppo, guidato dal tecnologo genetico George Church, vuole riscrivere i genomi su una scala molto più ampia di quanto sia stato attualmente possibile, qualcosa che potrebbe portare alla fine alla riprogettazione radicale delle specie, persino degli esseri umani.
La modifica genetica su larga scala di questo tipo è stata già provata. Nel 2017, un team australiano guidato da Paul Thomas ha arricchito il cromosoma Y dei topi con modifiche e ci è riuscito nel farla sparire dall'esistenza . Questa strategia viene considerata come un potenziale trattamento per la sindrome di Down, una malattia genetica causata da un cromosoma in più.
Per stabilire il nuovo record di modifica genetica, i membri del team Oscar Castanon e Cory Smith hanno puntato CRISPR su un tipo di sequenza di DNA chiamata LINE-1, un misterioso elemento ripetitivo che si trova disseminato nel genoma umano. Si stima che questi elementi genetici, che sono in grado di copiare se stessi, rappresentino circa il 17% del nostro genoma.
Poiché CRISPR apre la doppia elica, fare troppe modifiche contemporaneamente ucciderà una cella. Questo pericolo ha limitato i tentativi passati di editing su larga scala. Geoff Faulkner, dell'Università del Queensland in Australia, afferma che nel 2016 ha provato a eliminare gli elementi LINE in 500 embrioni di topo, sperando di vedere se ciò avrebbe influenzato il comportamento del topo. Ma nessun topo del genere è sopravvissuto per riprodursi.
Per evitare questo problema, il team di Harvard ha invece adattato una variazione di CRISPR chiamata editor di base che evita di tagliare il DNA e sostituisce invece una lettera genetica con un'altra, ad esempio trasformando una C in una T.
Secondo il loro carta , pubblicato a marzo sul sito Web di prestampa BioRxiv, il team è stato in grado di apportare oltre 13.000 modifiche contemporaneamente in alcune cellule senza distruggerle.
Hanno trovato un modo per fare l'esperimento senza causare una grossolana instabilità a livello del genoma, dice Faulkner.
Altri scienziati sono rimasti meno colpiti, dicendo che il lavoro non è il passaggio abilitante per la modifica del genoma su larga scala che è pubblicizzato. Gaetan Burgio, dell'Australian National University, ha definito esagerata l'idea che la tecnica porterà a una riprogettazione radicale delle specie.
Church, tuttavia, vede l'editing su larga scala come un modo per ripulire i genomi rimuovendo la spazzatura genetica che contengono. Nel 2015, ad esempio, il laboratorio fulminato tutte le 62 copie di un retrovirus che si annida nei genomi dei maiali. Tali virus possono riattivarsi, quindi creare maiali senza di essi è un passo sicuro verso i trapianti di organi da maiale a uomo.
Un'azienda nata dal laboratorio, eGenesis, sta già creando maiali con decine di modifiche in modo che i loro organi possano essere tollerati dai trapiantati umani.
Church dice che il suo obiettivo finale è quello di creare forniture di organi o tessuti umani i cui genomi siano rivisti in modo che siano immuni a tutti i virus. Questo processo, chiamato ricodifica, comporterebbe circa 9.811 precise modificazioni genetiche, secondo il team. Church dice che il laboratorio ha avviato il processo di ricodifica dei rifornimenti delle sue stesse cellule in laboratorio. Questi sono destinati ad essere sicuri... e cellule staminali universali, dice.