CRISPR-Cas9: come funziona la tecnologia che modifica il DNA

Non è facile decretare con certezza chi sia il padre scientifico di CRISPR-Cas9, quello che è certo, invece, è che questa tecnologia è stata scoperta grazie a un progetto di ricerca che aveva l’obiettivo di capire come i batteri combattono i virus.
I batteri hanno a che fare spesso con i virus, esattamente come noi. Possiamo immaginarci lo scenario come un campo di battaglia, un terreno di sfida sul quale i batteri cercano di disinnescare delle bombe a orologeria innescate dai virus. I batteri hanno pochi minuti per disinnescare le bombe, altrimenti esplodono, ma per fortuna dispongono di un asso nella manica: il CRISPR, un meccanismo difensivo efficace, una specie di sistema immunitario che gli permette di individuare queste bombe (il DNA del virus) e distruggerle.

Una componente fondamentale del sistema CRISPR è costituita da una proteina chiamata Cas9, capace di cercare, tagliare e infine alterare e distruggere il DNA dei virus, secondo un meccanismo di riconoscimento altamente specifico.

Quando alcuni virus infettano una cellula, iniettano all’interno del batterio il proprio DNA (le bombe a orologeria di cui parlavamo prima); a questo punto interviene il sistema CRISPR, che permette al batterio di difendersi da quel DNA virale. Ma come funziona il tutto?

Tutto inizia quando alcuni frammenti di DNA virale vengono trasportati nel cromosoma batterico. Partendo da questi stessi frammenti di DNA, il CRISPR sintetizza una replica esatta del DNA virale, chiamata RNA (copia esatta delle bombe a orologeria). Questa molecola di RNA appena creata e ancora attaccata a CRISPR si associa a una proteina chiamata Cas9 grazie alla quale riesce a muoversi e partire alla ricerca del DNA virale in tutta la cellula. Quando il DNA virale viene trovato, il complesso si associa alla bomba a orologeria e permette a Cas9 di tagliare il DNA virale (disinnescando la bomba).

CRISPR, inoltre, consente alle cellule di salvare le informazione elaborate, quindi se il batterio dovesse incontrare nuovamente il virus ne risulterà immune, non solo per la sua generazione di cellule, ma anche per molte generazioni di cellule a venire. Blake Wiedenheft, ricercatore della Montana University, ha definito questa particolarità di CRISPR come una tessera delle vaccinazioni genetiche delle cellule.

Possiamo immaginare il complesso CRISPR Cas9-RNA come un detonatore a forma di forbici in grado di tagliare il DNA. Mentre gli scienziati studiavano questo sistema, infatti, hanno capito che potevano sfruttarne la sua funzione di riconoscimento e taglio per modificare o cancellare specifici frammenti di DNA. Realizzando così sia i sogni sia gli incubi dei genetisti di tutto il mondo.

CRISPR Cas9 può essere, infatti, programmato in modo da riconoscere all’interno di una cellula uno specifico tratto di DNA precedentemente scelto. Una volta effettuato il taglio nella doppia elica, la stessa cellula interviene e ricuce il filamento del DNA (come fa ad esempio il nostro corpo umano in caso di una ferita), ricongiungendo le due eliche o inserendo un altro pezzo di DNA. Immaginiamo ora che il tratto che abbiamo appena tagliato contenga una mutazione che codifichi la fibrosi cistica, togliendo questo tratto potremmo di fatto eliminare la mutazione.

CRISPR è stato già sfruttato per cambiare il DNA nelle cellule dei topi e delle scimmie, mentre in Cina e USA gli scienziati hanno dimostrato che è possibile impiegarlo anche per cambiare dei geni negli embrioni umani. Alcuni studiosi di Philadelphia hanno dimostrato, inoltre, di poterlo utilizzare per rimuovere il DNA di un virus HIV integrato da cellule umane infette.

L’opportunità di usare CRISPR per modificare il genoma umano comporta la necessità di affrontare diverse questioni etiche delicate: questa tecnologia, infatti, può essere impiegata non solo negli adulti, affetti da patologie, ma anche negli embrioni umani, per “potenziare” qualsiasi essere umano.

Gli stessi ricercatori sono combattuti sul suo utilizzo: alcuni sostengono che molti esseri umani abbiano anticorpi pronti a dare battaglia a CRISPR-Cas9, risultando quindi immuni a questa terapia genetica, altri scienziati, invece, sono convinti che, proprio grazie a CRISPR-Cas9, nei prossimi anni saremo capaci di curare malattie a oggi mortali.

Quello che è certo è che ci troviamo di fronte a una scoperta che pone tutta l’umanità davanti a una grossa riflessione. Useremo CRISPR Cas9 per curare malattie o ci trasformeremo in designer di esseri umani?