Pac-Man all’attacco dei coronavirus

Alexandra East-Seletsky graphic

Si chiama come un famoso videogioco ma è l’ultima applicazione di CRISPR, pensata per fare a pezzi l’RNA virale in modo veloce, mirato e potenzialmente universale.

Al posto della creatura sferica, che nel videogame giapponese percorre il labirinto tenendo la bocca spalancata, immaginatevi le forbici molecolari di CRISPR. A guidarle non è un giocatore, ma una piccola molecola guida fatta di RNA. La missione non è mangiare i puntini disseminati lungo il cammino, ma gli acidi nucleici dei virus invasori. E il superpotere non è conferito da pillole speciali, ma dall’enzima Cas13, che sostituisce la Cas9 della versione standard di CRISPR.

Ecco a voi la strategia Pac-Man ideata dall’Università di Stanford e presentata nell’archivio di prepubblicazione bioRxiv. Il nomignolo è un acronimo che sta per Prophylactic Antiviral CRISPR in huMAN cells (CRISPR profilattica antivirale in cellule umane).

Il laboratorio di Stanley Qi stava sviluppando questa idea come arma contro i virus influenzali quando è scoppiata l’emergenza Covid-19, causata dalla diffusione del virus Sars-CoV2.  I ricercatori, quindi, hanno colto la palla al balzo. Hanno testato la strategia Pac-Man contro l’attuale nemico e la sua famiglia, che comprende Sars, Mers e molti altri virus ancora confinati nei serbatoi animali.

La tecnica CRISPR si ispira a un sistema naturale sviluppato dai batteri per difendersi dall’attacco dei virus. Perciò usare CRISPR in chiave antivirale è una sorta di ritorno alle origini. Trattandosi di virus a RNA, il gruppo ha scelto di utilizzare un enzima che taglia l’RNA anziché il DNA e la scelta è caduta sulla Cas13 derivata da Ruminococcus flavefaciens. Questa nucleasi infatti è piccola (e dunque più adatta a essere trasportata dentro alle cellule), potente e precisa.

Con l’aiuto della bioinformatica sono state individuate le regioni genomiche più conservate nella famiglia dei coronavirus, e lo stesso è stato fatto per l’influenza A. In questo modo sono state scelte le molecole guida migliori per indirizzare Pac-Man contro i suoi bersagli. Il sistema è stato testato in vitro, usando le sequenze di Sars-CoV2 perché i ricercatori non avevano a disposizione le particelle virali intere.

Si è scoperto così che basta un set di sei molecole guida per colpire e affondare il 91% dei coronavirus noti. Per prenderli tutti, dispiegando un’arma letale pan-coronavirus, ci vuole un armamentario di 22 molecole guida. E lo stesso approccio potrebbe essere messo alla prova con molti altri virus.

Per la cronaca, in cima alla lista delle sequenze per colpire Sars-CoV2 ci sono quelle che codificano una proteina responsabile per la replicazione dell’RNA virale (RdRP) e uno dei mattoni dell’involucro virale (nucleocapside). Nell’analogo esperimento con l’influenza A, il bersaglio migliore è risultato un segmento della proteina di superficie detta NA (neuraminidasi). Vale la pena notare che uno dei farmaci più promettenti per Covid-19 è un inibitore dell’RdPD già utilizzato per ebola, ora autorizzato per uso compassionevole in chiave anti-coronavirus in due sperimentazioni in Usa e Cina (Remdesivir).  

Quella che abbiamo, al momento, è solo una prova di principio. Il sistema Pac-Man dovrà essere testato ulteriormente, anche nel modello animale, prima di poter passare alle sperimentazioni sull’uomo. Tra le altre cose, bisognerà trovare un vettore efficace per portare la Cas13 dentro alle cellule (tra le ipotesi allo studio ci sono le nanoparticelle lipidiche). Ma se anche questo ostacolo sarà superato, secondo gli autori del lavoro, la strategia Pac-Man potrebbe presentare diversi vantaggi rispetto ai vaccini tradizionali.

Uno: prendendo di mira le regioni genomiche conservate, non dovremmo temere che il virus ci sfugga mutando. Due: più molecole guida possono essere usate contemporaneamente per colpire il virus in punti diversi, riducendo ulteriormente le sue probabilità di vittoria. Tre: la strategia potrebbe essere riadattata velocemente ai virus emergenti di domani, quelli che non hanno ancora compiuto il salto dall’animale all’uomo. Insomma, Pac-Man non farà in tempo ad aiutarci nella pandemia del 2020, ma questa applicazione di CRISPR potrebbe rivelarsi preziosa per le epidemie del futuro.

2 pensieri su “Pac-Man all’attacco dei coronavirus

  1. Pingback: Tutti gli usi di CRISPR per le malattie infettive | CRISPeR MANIA

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