La corsa di CRISPR per testare Sars-CoV2

I test della piattaforma Sherlock

La pandemia ha messo a nudo le carenze della diagnostica molecolare e sta dando una spinta all’innovazione. Per identificare rapidamente i positivi, anche quelli con pochi o nessun sintomo, i tamponi classici non bastano. Servono test più semplici, da effettuare in modo decentralizzato, anche con l’aiuto di CRISPR.

I protocolli ci sono già ma la validazione è in corso e nessuno sa se potranno debuttare sul mercato in tempo per incidere in modo rilevante sul corso dell’attuale pandemia. Parliamo dei primi test diagnostici basati sulla tecnologia CRISPR. La piattaforma DETECTR è stata sviluppata dalla società Mammoth Biosciences, cofondata da Jennifer Doudna, la scienziata dell’Università di Berkeley che ha avuto un ruolo fondamentale nell’invenzione di CRISPR. La piattaforma SHERLOCK, invece, arriva dalla company omonima, cofondata da un altro pioniere dell’editing genomico: Feng Zhang del Broad Institute.

CRISPR nasce come strumento per tagliare in modo mirato il DNA, grazie alle forbici molecolari di un enzima chiamato Cas9. La piattaforma DETECTR usa un enzima appartenente alla stessa classe (Cas12). Bastano 30 minuti (45 se si conta anche il passaggio preliminare dell’estrazione dell’RNA) per verificare la presenza o l’assenza di Sars-CoV2 in un campione.

Il funzionamento del test è stato descritto su medRxiv: l’RNA virale viene copiato sotto forma di DNA e amplificato secondo un protocollo semplificato rispetto alla classica reazione a catena della polimerasi (PCR). L’acido nucleico risultante, quindi, viene incubato con l’enzima Cas12 e una molecola guida, in grado di riconoscere le sequenze chiave del virus (i geni E ed  N, ovvero envelope e nucleoprotein). Le forbici enzimatiche, indirizzate dalla guida, tagliano queste sequenze, quindi la presenza dei frammenti viene evidenziata da etichette fluorescenti.

Secondo i primi esperimenti di validazione, si possono ottenere prestazioni paragonabili a quelle dei test classici fatti con la PCR, che però sono più costosi e complicati, e possono essere effettuati solo in laboratori qualificati. La Mammoth Biosciences invece ha optato per reagenti semplificati, allo scopo di facilitare il processo, e vorrebbe rendere il test adatto all’uso sul campo ricorrendo alla liofilizzazione e all’utilizzo di cartucce portatili.

La Sherlock Biosciences aveva presentato la sua piattaforma tre anni fa su Science e ora l’ha riadattata per Sars-CoV2. Il nome richiama il detective di Arthur Conan Doyle ma è un acronimo che sta per “Specific High Sensitivity Enzymatic Reporter UnLOCKing”. Anche in questo caso il sistema CRISPR viene usato per trovare le sequenze virali e suonare l’allarme. L’enzima però è leggermente diverso (Cas13a) e prende di mira direttamente l’RNA, per poi evidenziarne la presenza visivamente, come nei test di gravidanza. A febbraio Zhang ha annunciato di aver condiviso il protocollo con Cina ed Europa, e il test è in corso di validazione.

Secondo Nature Biotechnology, che dedica ai test rapidi per Sars-CoV2 un lungo articolo, non è chiaro se la tecnologia CRISPR potrà svolgere un ruolo determinante negli sforzi globali per tracciare la diffusione del virus, perché le incognite sul futuro della pandemia sono ancora troppo numerose. È evidente però che di questa tecnologia ci sarebbe un pressante bisogno.

La diagnostica molecolare, infatti, si è rivelata uno dei punti deboli dei piani pandemici in gran parte del mondo, Italia compresa. Se Singapore, Taiwan, Hong Kong e Corea del sud stanno ottenendo buoni risultati, è anche e soprattutto per la velocità con cui hanno saputo avviare testing e sorveglianza digitale, mettendo a frutto con Covid-19 le lezioni apprese fronteggiando l’emergenza precedente, la Sars.

I test più usati per il nuovo coronavirus, al momento, sono quelli classici distribuiti dal WHO e sono basati sulla PCR. Il problema è che impiegano 4-6 ore per essere eseguiti da laboratori centralizzati e i risultati non vengono restituiti prima di 24 ore. Per accelerare le diagnosi bisognerebbe poterle effettuare dove i pazienti si trovano, in modo rapido e decentralizzato. Come hanno riconosciuto gli esperti riuniti dall’Organizzazione mondiale della sanità a Ginevra a febbraio, mettendo i test POC (point-of-care) in cima alla lista delle priorità della ricerca, e come ora si cerca di fare con l’aiuto di CRISPR.

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