Scienza e Medicina

CRISPR CAS X: funziona come CRISPR CAS9, ma meglio

21 febbraio 2019 | Scritto da Andrea Geremicca

Sono bastati solo sette anni a Cas9 per affermarsi come formidabile editor genetico, impiegato in esseri umani, piante, animali e batteri per tagliare e poi saldare nuovamente il DNA in modo rapido, preciso e altamente selettivo. Proprio mentre Crispr-Cas9 manteneva molte delle promesse fatte, i ricercatori potrebbero aver trovato un degno successore, Crispr-CasX

Come raccontavo su questo Magazine più di un anno fa in questo articolo, Crispr-Cas9 è una molecola composta e complessa che contiene una fondamentale componente di natura proteica (come l’emoglobina, formata dal gruppo eme e dalla parte proteica, la globina), la proteina Cas9. Questa proteina è dotata di proprietà simili a quelle di un sistema immunitario, riconosce, infatti, specifiche sequenze di DNA, vi si lega ed effettua un taglio netto per elidere quella specifica sequenza di basi dalla doppia elica di DNA. Nonostante i grandi risultati raggiunti in questi anni di ricerche e sperimentazioni, Crispr Cas9 ha mostrato qualche limite. Per questo i ricercatori hanno cercato un’alternativa a Cas9, con l’obiettivo di migliorare le funzionalità del complesso Crispr rendendolo più sicuro e meno invasivo: da qui nasce Crispr-CasX, più piccolo e performante del suo predecessore.

 

I limiti di Cas9. Cas9 è uno dei primi complessi che gli scienziati hanno caratterizzato, sono riusciti a lavorare in modo relativamente semplice in molti tipi diversi di cellule, ottenendo risultati incredibili, ma questo sistema come avrete capito non è perfetto. Oltre che da un punto di vista etico, Crispr-Cas9 ha sollevato diverse polemiche anche da un punto di vista pratico: molti scienziati, infatti, sostengono che l’azione di taglio e di ancoraggio di Cas9 possa causare molti problemi alla cellula. Alcuni di loro, infatti, hanno dichiarato che questo sistema di editing genetico possa facilitare l’insorgenza del cancro.

Come fa a causare il cancro? Quando le forbici genetiche di CRISPR tagliano la sequenza genetica identificata, si attiva un sistema di riparazione cellulare, come se avessimo appena aperto la cassetta del pronto intervento. Questa cassetta contiene alcuni strumenti, tra cui il gene p53, che una volta attivato può svolgere la sua funzione in due modi: può annullare la modificazione genetica appena generata da CRISPR-Cas9 o innescare una serie di reazioni che portano la cellula modificata alla distruzione.
A prescindere da quale delle due strade il gene p53 scelga, è ovvio che la sua soppressione è fondamentale per far funzionare CRISPR Cas9. Qui le noti dolenti: questo gene è un importante soppressore tumorale, il suo malfunzionamento espone le cellule al rischio di tumore.

Un altro dei problemi evidenziati nel corso di questi anni è sicuramente legato alle sue dimensioni: il complesso è troppo grande per muoversi tranquillamente all’interno della cellula, questo potrebbe portare il complesso a modificare tratti indesiderati di DNA, modificando quindi porzioni che non codificano per nessuna patologia.

 

Ecco la possibile soluzione: Cas X. Come si risolvono questi problemi? Secondo alcuni scienziati semplicemente cambiando proteina, si passa da Cas9 e CasX. Scoperta due anni fa dagli scienziati di UC Berkeley, Jill Banfield e Jennifer Doudna, in alcuni dei batteri più piccoli del mondo, la proteina risulta essere molto simile a Cas9, ma più piccola.
Secondo uno studio pubblicato su Nature, CasX è, in effetti, un editor genetico potente ed efficiente sia nei batteri che nelle cellule umane. Il suo design è simile a Cas9, ma è abbastanza diverso da sembrare che si sia evoluto nei batteri in maniera indipendente rispetto alle altre proteine Cas.

CasX può tagliare DNA a doppio filamento come Cas9, può legarsi al DNA per regolare i geni e può essere indirizzato a specifiche sequenze di DNA come le altre proteine Cas. Inoltre, poiché proviene da batteri che non si trovano negli esseri umani, il sistema immunitario umano dovrebbe accettarlo più facilmente di Cas9, questo potrebbe risolvere forse in parte il problema del gene p53, che secondo molto ricercatori innesca proprio una risposta immunitaria cosiddetta “self”

 

Crispr X non è l’unica alternativa a Cas9. Nei mesi precedenti, infatti, si era parlato di Cas12, che è un po’ più piccolo di Cas9, inoltre Cas12 permette di modificare alcune parti del DNA in maniera meno invasiva e precisa, rispetto al taglio di forbici di Cas9. Poi c’è un altro enzima chiamato Cas13, ad esempio, che invece di tagliare il DNA, taglia l’RNA, in modo tale da permettere ai ricercatori di controllare l’espressione genica a un livello diverso.

Che il complesso del futuro sia formato da cas9, casX, cas12 o 13, è chiaro che non stiamo più parlando di forbici per il DNA, siamo già al coltellino svizzero.

Andrea Geremicca
Andrea Geremicca

Contributor

Andrea Geremicca è uno dei fondatori di Impactscool e ricopre il ruolo di Chief Marketing Officer. Dal 2014 fa parte dell’Organizing team del TEDx Roma ed è visiting professor e Mentor presso la John Cabot University. Andrea studia e racconta nei suoi articoli gli impatti delle tecnologie esponenziali sulla nostra società.

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