“Sono stato testimone di due grandi cambiamenti nella mia carriera nella scienza: la PCR e CRISPR”. – John Schimenti, genetista alla Cornell University di New York.

CRISPR sta per “Brevi ripetizioni palindrome raggruppate e separate a intervalli regolari”, indica delle sequenze di DNA ripetute all’interno delle cellule procariote ed è un sistema di difesa antivirale. I Virus infatti utilizzano un sistema proteico per inserire il proprio DNA all’interno di quello dell’ospite, costringendolo a creare copie infinite di se stesso; quando un batterio è attaccato da un virus (e sopravvive) è in grado di memorizzare il DNA virale nel proprio codice genetico, rendendolo inerte all’interno di due sequenze CRISPR. Nel momento in cui il batterio viene di nuovo attaccato, metterà a confronto il genoma virale precedentemente immagazzinato con quello del virus con cui è appena entrato in contatto: se si tratta di un virus già noto, esso verrà eliminato grazie al sistema CRISPR, con cui il batterio riconosce la sequenza di DNA estranea e utilizzando l’enzima ”Cas” (CRISPR-ASsociato) potrà rimuovere subito il DNA virale.

Cosa rende CRISPR speciale?

La particolarità del sistema CRISPR-Cas è la sua estrema precisione: l’enzima Cas riesce infatti ad effettuare tagli al DNA al livello degli acidi nucleici con una precisione “chirurgica” e la vera rivoluzione è avvenuta quando i ricercatori sono riusciti a comprendere il funzionamento di questo meccanismo e quindi come programmarlo a piacere. Già da molto tempo i biologi sono stati in grado di cambiare il DNA attraverso strumenti molecolari, basti pensare a quando circa 10 anni fa uno strumento detto Nucleasi a Dita di Zinco  prometteva di fare gene-editing in modo accurato. Il problema maggiore è che questo strumento costava intorno ai 5000$ e a causa di questo non venne mai adottato su larga scala, ma con CRISPR-Cas il discorso è molto differente. Siccome l’enzima Cas ha bisogno solo di un segmento di RNA guida per funzionare, il costo scende a circa 30$ e le conseguenze di questo metodo rivoluzionario e ad un costo così basso vanno oltre ogni immaginazione. Da una parte abbiamo il DNA, il “codice della vita” che definisce ogni singola parte del nostro corpo, dall’altra uno strumento semplice, efficace ed economico, che permette a chiunque abbia le conoscenze ed un modesto laboratorio di cambiarlo a piacimento.

Eventi chiave nella storia di CRISPR

Le incredibili possibilità di CRISPR

Nell’aprile di quest’anno degli embrioni umani modificati con il metodo CRISPR-Cas hanno gettato un po’ di luce sull’enorme dibattito etico che, al di fuori della comunità scientifica, nessuno sta seguendo realmente: qual è il prossimo passo? Davanti a noi la possibilità di eradicare malattie, come ad esempio l’ HIV, e ogni tipo di cancro non dopo mesi di terapie invasive o dolorose, bensì dopo soltanto una semplice iniezione. Questo non fra decenni, ma fra soltanto pochi anni o addirittura mesi. Il limite di CRISPR-Cas, però, sta nel fatto che cambiando una singola cellula non si cambia l’intero organismo: se un bambino nasce con la Trisomia 21, CRISPR-Cas non può (ancora) cambiare il codice genetico in ogni singola cellula del suo corpo. Ma, se il metodo CRISPR-Cas venisse usato sugli embrioni (costituiti ancora da pochissime cellule) permetterebbe di curare qualsiasi malattia genetica.

Non è tutto oro quel che luccica

In ogni caso questa corsa al progresso ha i suoi reali pericoli. I genetisti dell’università di Sun Ya Tsen (Guandong), che hanno effettuato il gene-editing degli embrioni, affermano che si sono anche trovate un numero sorprendente di mutazioni “fuori bersaglio”, probabilmente introdotte da un’azione del complesso CRISPR-Cas su altre parti del genoma. Inoltre hanno aggiunto che se avessero controllato l’intero genoma, ne avrebbero probabilmente trovate molte di più.  

Questa è senza dubbio una grossa preoccupazione: essendo una tecnica di prima generazione è soggetta ad errori e non è in realtà compresa in modo davvero approfondito. “C’è una mentalità che finché qualcosa funziona non c’è bisogno di capire come o perché funziona”, afferma Bo Huang, biofisico alla University of California. Gli eventi stanno accelerando. Il gene-editing a basso costo sarà l’opportunità della nostra specie per raggiungere i limiti di quello che è possibile. Tutto, dalla vita alla morte, è controllato dal DNA: con CRISPR-Cas, ora il DNA lo potremmo controllare noi.

Immagini a cura di Nature e Science