Le tecniche CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) sono una famiglia di tecniche di ingegneria genetica che permettono di modificare il DNA in modo preciso e mirato.
Con il termine editing del genoma si intende la possibilità di modificare o alterare con precisione piccole parti della sequenza del DNA degli esseri viventi.
Editing genico, le linee guida OMS: verso una regolazione etica
L’editing genico permette di spegnere o accendere dei geni, andando a correggere dei difetti che sono alla base di molte malattie genetiche, ma apre anche degli interrogativi etici sugli utilizzi di queste tecnologie che, per esempio, potrebbero anche essere applicate al tentativo di sviluppare forme moderne e sofisticate di eugenetica. Ciò è possibile mediante l’uso di una sorta di forbici molecolari che permettono di tagliare le sequenze per poi passare ad eliminarle, inserirne di nuove o sostituirle.
Le tecnologie necessarie
Le tecnologie per giungere a questo risultato sono sostanzialmente tre: la nucleasi Talen, la nucleasi Zn-finger, la nucleasi CAS9, meglio conosciuta come CRISPR .
La nucleasi Zn-finger è molto costosa, presenta elevata tossicità cellulare e bassa efficienza. L’idea di base è quella di utilizzare alcune proteine, le “zinc finger”, per riconoscere e agire su sequenze specifiche. La nucleasi Talen sfrutta le proprietà di alcune proteine modulari che batteri del tipo Xanthomonas inseriscono naturalmente nelle piante. Proteine di questo tipo possono essere create artificialmente per l’editing genetico. Nella CRISPR la proteina taglia-DNA viene programmata per raggiungere il gene bersaglio grazie a una molecola guida di RNA. La differenza fra le due tecnologie è che mentre la proteina del sistema TALEN deve essere prodotta su misura per ogni esperimento, la CRISPR resta la stessa e a cambiare è solo l’RNA che è la componente più semplice ed economica da sintetizzare.
La tecnologia CRISPR
La tecnologia CRISPR si è ormai affermata come la tecnica più promettente dell’editing genico, tanto da far da spartiacque fra le tecnologie con la definizione “ante CRISPR” che raccoglie tutte le tecnologie di editing genico che l’hanno preceduta.
Esistono diverse tecniche CRISPR ma la più diffusa e conosciuta è il sistema CRISPR/Cas9. Il sistema CRISPR/Cas9 è costituito da due componenti: la proteina Cas9 e un RNA guida (gRNA). Il gRNA è una molecola di RNA sintetico progettata per corrispondere a una specifica sequenza di DNA. Quando la proteina Cas9 e il gRNA vengono introdotti in una cellula, formano un complesso in grado di indirizzare e tagliare il DNA nel punto preciso specificato dal gRNA. Il taglio nel DNA può essere riparato dai meccanismi naturali di riparazione della cellula, con conseguente mutazione del DNA. In alternativa, con il sistema CRISPR/Cas9 si può introdurre nella cellula un nuovo pezzo di DNA, che può essere incorporato nel genoma dai meccanismi di riparazione della cellula. Altre tecniche CRISPR includono l’attivazione CRISPR (CRISPRa) e l’interferenza CRISPR (CRISPRi). Nella CRISPRa, la proteina Cas9 è fusa con un attivatore trascrizionale, che può essere utilizzato per attivare geni specifici nel genoma. Nella CRISPRi, la proteina Cas9 è fusa con un repressore trascrizionale, che può essere usato per silenziare geni specifici. Esistono anche variazioni del sistema CRISPR/Cas9, come l’editing delle basi e l’editing dei primi, che consentono un editing più preciso della sequenza del DNA senza la necessità di una rottura del doppio filamento del DNA.
Gli studi in corso
Secondo un conteggio di David Liu, specialista di editing genico dell’Università di Harvard, sono attualmente in corso più di 50 studi sperimentali che utilizzano l’editing genico in volontari umani per trattare qualsiasi cosa, dal cancro all’HIV e alle malattie del sangue e i 4/5 di questi studi coinvolgono tecniche CRISPR. Molte aziende biotecnologiche stanno investendo su CRISPR, ma il successo non è assicurato.
La Graphite Bio è un’azienda biotecnologica di San Francisco che ha dovuto interrompere i propri test su un trattamento di editing genico per la cura della falcemia, dopo che la conta delle cellule del sangue del primo paziente era scesa pericolosamente a causa dal trattamento stesso. Le azioni di Graphite Bio sono crollate di oltre il 90% e ora rischia il fallimento. Viceversa, la Vertex Pharmaceuticals afferma di aver trattato con successo più di 75 persone nei suoi studi sulla falcemia e su una malattia correlata, la beta-talassemia, e che, pertanto, la terapia potrebbe essere approvata per la vendita negli Stati Uniti entro un anno. Se ciò si verificherà sarà il primo trattamento con CRISPR a essere messo in vendita sul mercato anche se il prezzo dovrebbe essere superiore al milione di dollari.
I problemi etici associati alle tecniche CRISPR
Le tecniche CRISPR offrono enormi potenzialità per la medicina, ma anche sollevano importanti questioni etiche. Alcuni dei principali problemi etici associati alle tecniche CRISPR includono la sicurezza, la diseguaglianza, l’eugenetica, la diversità genetica, il benessere animale e la proprietà intellettuale. In termini di sicurezza, c’è il rischio che le tecniche CRISPR causino mutazioni indesiderate o altri effetti nocivi, soprattutto quando utilizzate su esseri umani. Ciò solleva importanti preoccupazioni circa la sicurezza e l’efficacia di queste tecniche. In termini di diseguaglianza, esiste il rischio che le tecniche CRISPR possano esacerbare le disuguaglianze esistenti nella società. A causa del costo elevato di queste cure, alcune persone potrebbero avere maggiori opportunità di accesso alla tecnologia rispetto ad altre, o alcuni gruppi potrebbero essere esclusi dall’utilizzo di queste tecnologie a causa del reddito. In termini di eugenetica, ci sono preoccupazioni che le tecniche CRISPR potrebbero essere utilizzate per selezionare determinati tratti genetici negli embrioni, sollevando dubbi circa la discriminazione contro le persone con determinati tratti genetici. In termini di diversità genetica, esiste il rischio che le tecniche CRISPR riducano la diversità genetica, poiché alcuni tratti genetici potrebbero essere selezionati o esclusi.
Nel 2020 una commissione internazionale, sponsorizzata dalla U.S. National Academy of Medicine, dalla U.S. National Academy of Sciences e dalla Royal Society del Regno Unito, ha pubblicato un rapporto in cui si afferma che l’editing genico è ancora troppo rischioso da usare negli embrioni umani. Anche dopo i progressi attuali della tecnologia dovrebbe essere limitato inizialmente alle condizioni più gravi.
Questa attenzione per le ricadute etiche del gene editing è stata suscitata da un ricercatore cinese che ha rivelato ad un congresso di aver usato nel 2018 delle tecniche Crispr per produrre i primi bambini geneticamente modificati. I suoi studi hanno portato, infatti, alla nascita di gemelli umani da embrioni il cui DNA era stato alterato con la tecnologia Crispr e di cui oggi non si sa nulla. Per questi studi ed esperimenti questo ricercatore è stato condannato a tre anni di carcere nel suo paese.
Conclusioni
Va anche detto, però, che l’editing genico apre scenari molto promettenti per sviluppare sistemi di cura per malattie che oggi sono incurabili. Negli ultimi tempi, infatti, si sono avuti alcuni importanti successi nella cura di alcune gravi patologie ereditarie. Delle cellule modificate geneticamente hanno ridotto o cancellato gravi sintomatologie in pazienti con rari disturbi ereditari del sangue e si sono ottenuto riduzioni dei livelli di una proteina che causa la malattia in pazienti con un disturbo epatico ereditario. Studi clinici per applicare tecniche di gene editing alle malattie cardiovascolari sono in corso e promettono risultati incoraggianti.
La tecnologia non è né buona, né cattiva è l’uso che si fa della tecnologia che la rende buona o cattiva. Queste linee guida etiche sono molto importanti e urgenti perché limitano un potenziale uso cattivo della tecnologia e fanno in modo che il beneficio dello sviluppo tecnologico non sia limitato a pochi fortunati, creando diseguaglianze, ma migliori le condizioni di vita di tutti.
