Foto di Alessio Coser

Semplificando un po’, la tecnica CRISPR è nata a Berkeley, ha mosso i primi passi a Boston e poi ha iniziato a girare il mondo rivoluzionando le scienze della vita. L’Italia l’ha accolta nei suoi laboratori, trovandole molti utili impieghi. Ma ora si può finalmente dire che un gruppo di ricercatori del nostro paese ha contribuito anche a farla crescere, ottimizzandone le prestazioni. Al Cibio, il Centro di biologia integrata dell’università di Trento, infatti, è stata sviluppata la variante di CRISPR più precisa mai descritta nella letteratura scientifica. Si chiama evoCas9, perché Cas9 è l’enzima taglia-DNA su cui si basa la tecnica CRISPR e perché la nuova variante è stata ottenuta con un approccio di tipo evoluzionistico. Secondo uno studio appena pubblicato su Nature Biotechnology, la nuova arrivata compie meno errori delle varianti classiche e persino di quelle “ad alta fedeltà” messe a punto da giganti come Jennifer Doudna e Feng Zhang.

“Abbiamo iniziato a lavorarci nel 2015, quando il sistema CRISPR era ancora giovanissimo”, ci dice Anna Cereseto. “Nel frattempo questo settore è esploso. Mentre eravamo in corso d’opera, è cambiato tutto. Si è trattato di una gara contro il tempo”, aggiunge Antonio Casini. Nessuno dei due avrebbe mai pensato di ottenere risultati tanto straordinari. Merito anche della stretta collaborazione con altri specialisti del Cibio, che hanno fatto il lavoro di bioinformatica e hanno sfruttato al meglio le possibilità offerte dall’organismo modello usato negli esperimenti: il lievito. Per garantire un futuro brillante a CRISPR nel campo della terapia genica, occorre imparare a correggere i difetti genetici che causano gravi malattie senza introdurre cambiamenti indesiderati nei geni sani. Dunque è necessario ridurre al minimo il tasso di errore, scongiurando il rischio che le forbici molecolari della Cas9 taglino il DNA in altri punti oltre a quello desiderato. Per cercare di raggiungere questo risultato si può agire su tre livelli: cambiare il modo in cui il kit di CRISPR viene introdotto nelle cellule per far sì che resti attivo solo per il tempo strettamente necessario, migliorare la bussola che punta in direzione del bersaglio giusto (l’RNA guida) e ottimizzare le forbici (la Cas9). La terza possibilità ha portato allo sviluppo di varianti ad alta fedeltà, che sono state progettate a tavolino, rimodellando un pezzetto delle forbici particolarmente importante per l’accuratezza del taglio (dominio REC3). Ma invece di seguire un approccio di “ingegnerizzazione razionale”, il gruppo di Trento ha optato per una strada alternativa: l’evoluzione diretta. In pratica si tratta di lasciare mano libera al caso, facendo evolvere le molecole in vitro, per produrre un ricco campionario di varianti mutate, e poi usare qualche trucco per selezionare quelle con le caratteristiche più utili per la terapia genica. Le colonie di lievito in cui le forbici tagliano il bersaglio giusto e non quello sbagliato diventano rosse, quelle in cui ci sono stati degli errori, invece, diventano bianche. “Alla fine abbiamo combinato quattro mutazioni, diverse da quelle delle varianti ad alta fedeltà già esistenti”, spiega Cereseto. Ed è così che è arrivato il record: “Abbiamo ottenuto una riduzione delle mutazioni fuori bersaglio di quasi il 99%. La nostra Cas9 è la più specifica mai sviluppata, per quanto è dato sapere”, afferma Casini. Ora la stessa strategia potrà essere utilizzata per far evolvere in vitro altri enzimi della famiglia Cas e nulla vieta di farlo anche con le varianti modificate per correggere le lettere del DNA senza tagliare (correttori di basi). Forse un giorno arriveremo a riprogettare tutto il kit su misura per ogni applicazione sull’uomo, mettendo a punto una Cas ad hoc per ogni singolo gene da correggere, ipotizzano i ricercatori. Intanto la domanda di brevetto per evoCas9 è stata depositata e l’Ateneo ha approvato la creazione di una start-up focalizzata sull’editing genomico per la biomedicina.