CRISPR/Cas: passo avanti o piede nella fossa?

Rampage – Furia Animale. Questo il titolo dell’ultimo film di Brad Peyton che parla, molto in breve, di un esperimento genetico finito male. L’obbiettivo dell’esperimento è quello di creare una soluzione che, una volta iniettata in un animale, sia in grado di modificarne geneticamente il DNA, al fine di creare bestie enormi e ubbidienti da usare per scopi militari. Il principio dell’esperimento è molto semplice: si prende il gene che ti fa diventare i muscoli belli grossi, e ne viene stimolata l’espressione. Si prende il gene che ti fa diventare agilissimo, e si stimola, poi stimoliamo anche il gene che ti fa crescere i canini visto che sono belli da vedere, un paio di artigli qui e là ed è tutto pronto, se non fosse per il fatto che gli scienziati si dimenticano di regolare il gene dell’aggressività. A causa di questa sbadataggine vengono creati tre mostri inarrestabili e ingestibili che quasi distruggono il pianeta, causando migliaia di morti. Inutile dire che sembra abbastanza assurda come cosa, ma siamo davvero così lontani, tecnologicamente parlando, dal far diventare reale una situazione del genere?

Per poter rispondere, bisogna capire il funzionamento della tecnologia di ingegneria genetica che è stata utilizzata nel film: la CRISPR/Cas.
La CRISPR/Cas è la migliore tecnologia al momento per la rimozione, l’aggiunta o l’alterazione di sezioni di DNA in una sequenza.
CRISPR sta per “ripetizioni palindromiche brevi regolarmente interspaziate”. Queste ripetizioni sono state scoperte per la prima volta da uno scienziato giapponese nel 1987 che con il suo team (mentre svolgeva attività di ricerca non correlate al tema dell’ingegneria genetica) scoprì queste strane sequenze intervallate da altre sequenze, dette “spaziatrici” che si ripetevano nell’Escherichia coli, ma non ci diede peso e lasciò correre, lasciando l’onore di effettuare quella che è stata definita la scoperta del millennio ad altre mani: quelle di due ricercatori olandesi che nel 1993 scoprirono che diversi ceppi di Mycobacterium tuberolosis presentavano sequenze di spaziatori diverse tra le varie ripetizioni di DNA – perché dobbiamo immaginare queste sequenze ripetute palindromiche intervallate, lungo la sequenza di DNA, da questi spaziatori. Quindi la struttura è questa: una ripetizione – uno spaziatore – una ripetizione – uno spaziatore ecc…
Inutile dire che nemmeno gli olandesi furono in grado di capire il potenziale dietro queste strane sequenze e tutto ciò che riuscirono a tirare fuori da questa loro scoperta fu un sistema di caratterizzazione dei diversi ceppi di M. tuberolosis basato sulle loro sequenze di spaziatori, le quali sono diverse per ogni ceppo. Praticamente come usare un blocco di diamante per farci un vaso per le margherite.

Il vero potenziale di CRISPR si iniziò ad intuire quando si capì finalmente la funzione di queste sequenze, le quali svolgono un importante ruolo a livello delle risposte immunitarie adattive dei procarioti (organismi unicellulari senza nucleo morfologicamente distinto): quando un virus infetta un procariote per la prima volta, quest’ultimo rischia seriamente la pellaccia, ma nel caso in cui riuscisse a difendersi e a sopravvivere, diventerebbe imbattibile nei confronti di un’eventuale seconda infezione, proprio grazie al sistema CRISPR: distrutto il patogeno. infatti, il batterio conserva dentro di sé, come un trofeo di guerra, un pezzetto del virus appena sconfitto esattamente tra due ripetizioni palindromiche. Questo pezzo di DNA o RNA conservato è quello che abbiamo chiamato spaziatore. Un secondo attacco da parte dello stesso virus a questo punto sarebbe completamente inutile: il procariote infatti, dopo aver riconosciuto l’imbarazzante ospite ed essersi fatto una grassa risata, trascriverà quello spaziatore che aveva conservato dentro di sé per generare dei piccoli combattenti ad RNA aventi la stessa sequenza del virus, che hanno il ruolo di guidare verso il patogeno un’arma letale: la proteina Cas, la quale è in grado di tagliare le sequenze di DNA o RNA virale, contrastando così l’infezione.
Grazie alla scoperta del funzionamento di questo efficientissimo sistema, nel 2012 a quattro scienziati venne la grande idea: disegnare uno specifico gRNA (RNA guida) in grado di trasportare in qualunque sequenza del genoma, il sistema CRISPR/Cas, che a questo punto, come un bravo animaletto domestico, andrà a creare un taglio nel DNA esattamente dove lo vogliamo. Questo danno alla cellula non piace e deve ripararlo, ma noi possiamo aiutarla: inserendo un piccolo pezzo di DNA, infatti, diamo alla cellula l’ingrediente utile per riparare il danno creato dalla proteina Cas. Quello che la cellula non sa è che questo pezzo di DNA può contenere al suo interno qualunque cosa, come un gene o una sequenza regolatrice, introducendo in questo modo una modificazione genetica nella cellula.

Le applicazioni di questo sistema, come si può immaginare, sono moltissime e riguardano molti campi: a partire dalla cura di importanti condizioni genetiche, come il cancro, malattie del sangue, malattie neurodegenerative, si può arrivare ad avere applicazioni anche nel campo dell’agricoltura, attraverso la creazione di piante geneticamente modificate resistenti a malattie o insetti, riducendo quindi l’uso di pesticidi tossici o anche diminuendo la necessità di acqua della pianta per sopravvivere. Ma le applicazioni non sono solo positive. Uno strumento tanto potente può anche essere usato illegittimamente, ad esempio per fini di doping: aumentare il numero di globuli rossi per avere un più alto trasporto di ossigeno nel sangue o anche aumentare la crescita muscolare di un individuo non sono pratiche molto complicate da effettuare, escludendo eventuali applicazioni militari.
La recentissima scoperta di questo sistema quindi, che solo nel 2020 ha fatto vincere il Nobel alle dottoresse Jennifer Doudna e Emmanuel Charpentier e che da quasi 35 anni fa vivere sogni irrequieti al dottore giapponese e ai due dottori olandesi, ha portato alla scoperta di uno strumento dalle possibilità vastissime. Saremo in grado di gestire un simile potere?