Premio Nobel per la Chimica: il sistema CRISPR che apre le porte a nuove terapie contro il cancro

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Il Premio Nobel 2020 per la chimica è stato assegnato alle professoresse Jennifer Doudna e Emmanuelle Charpentier per il loro importante contributo alla ricerca sul CRISPR, metodo per riscrivere le basi del Dna e che trova numerosi spunti di applicazione nella terapia genica e nella lotta contro il cancro

È stato assegnato il Premio Nobel 2020 per la chimica e, come evidenziato da gran parte della stampa e dei media, per la prima volta sono state premiate due donne. Si tratta delle professoresse Jennifer Doudna, americana, docente dell’università californiana di Berkeley, e Emmanuelle Charpentier, francese, direttrice dell’unità per la scienza dei patogeni al Max Planck di Berlino. Il premio è stato conferito loro per l’importante contributo alla ricerca sul CRISPR o, per citare l’Accademia reale svedese delle scienze, per la loro capacità di “riscrivere il codice della vita”.

L’immagine con cui l’Accademia ha annunciato via Twitter l’assegnazione del premio.

Infatti, il sistema CRISPR/Cas9 è un metodo per riscrivere le basi del Dna, basato sull’impiego della proteina Cas9, una sorta di “forbice molecolare” in grado di tagliare un Dna bersaglio e che può essere programmata “per effettuare specifiche modifiche al genoma di una cellula, sia questa animale, umana o vegetale” [1]. In estrema sintesi, si tratta di un sistema per “tagliare e sostituire” con estrema precisione qualsiasi porzione di Dna, per cui si è guadagnato i soprannomi semplicistici di “copia e incolla” o “taglia e cuci” del Dna.

“L’enzima Cas9 (blu) genera rotture nel DNA a doppia elica utilizzando i suoi due centri catalitici (lame) per scindere ciascun filamento di un sito bersaglio del DNA (oro) accanto a una sequenza PAM (rosso) e facendo corrispondere la sequenza di 20 nucleotidi ( arancione) dell’RNA guida singola (sgRNA)”. (Immagine in Doudna J., Charpentier E., “The new frontier of genome engineering with CRISPR-Cas9”.

Per rimanere nell’alveo delle informazioni di tipo scientifico, l’acronimo CRISPR sta per Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, espressione traducibile in italiano con “brevi ripetizioni palindrome raggruppate e separate a intervalli regolari”. Come spiegato anche dall’Accademia per motivare la scelta del premio, “solo l’immaginazione può porre dei limiti alle sue applicazioni”. Si tratta, infatti, di un metodo con potenzialità notevoli, contraddistinto da una grande versatilità: qualunque tipo di cellula può essere modificata geneticamente tramite una correzione che può avvenire ovunque all’interno del genoma e anche per un singolo e minimo errore.

Non si tratta, tuttavia, di una scoperta avvenuta in tempi immediatamente recenti. L’accademia di Stoccolma, infatti, tende a premiare generalmente scoperte ormai consolidate, che abbiano già anche dimostrato un’importante applicazione in ambito medico-scientifico. Per cui, spesso, il riconoscimento viene conferito a lavori, ricerche, studi risalenti anche a qualche decennio prima della premiazione.

CRISPR/Cas9 è, dunque, già da qualche anno applicato nei laboratori di ricerca, e tra i campi della medicina che stanno beneficiando maggiormente di questa tecnica c’è quello della terapia genica, un approccio che mira a curare le malattie rare caratterizzate da anomalie nel Dna della persona. In passato, con la terapia genica si andava ad inserire una “copia funzionante” di un gene per compensare quello “difettoso”. CRISPR, invece, è destinato a capovolgere le logiche della correzione genetica, in quanto sarà possibile correggere, a monte, direttamente il Dna che causa il difetto genetico. Si potranno anche rimuovere selettivamente quei geni che, funzionando troppo, sono causa di malattie ereditarie dominanti.

Inoltre, il metodo CRISPR viene correntemente utilizzato in laboratorio come strumento di ricerca, in particolare nella lotta contro il cancro. Avendo, infatti, la possibilità di eliminare con grande precisione porzioni di Dna, sono sempre più numerosi i gruppi di ricerca che stanno tentando di decifrare il contributo di alcune mutazioni nella genesi dei tumori. Ciò sta portando all’individuazione di nuovi geni che hanno un ruolo determinante nella crescita tumorale. Questi esperimenti hanno l’obbiettivo di valutare l’impatto dei geni eliminati con questa tecnica sulla sopravvivenza e sulla replicazione del tumore stesso. Nei casi in cui – una volta tolta selettivamente una porzione di Dna – si registra una difficoltà di crescita, ne deriva che il gene eliminato è essenziale alla cellula per replicarsi e quindi potenzialmente sfruttabile a fini terapeutici. Uno strumento importante, dunque, per identificare nuovi target e sviluppare così farmaci sempre più selettivi ed efficaci.

È opportuno sottolineare, tuttavia, che CRISPR/Cas9 è un metodo tutt’altro che esente da errori. Come sottolineato in passato anche dall’Università di Trento, le enormi potenzialità di questo metodo “sono ad oggi frenate dagli errori di taglio – detti off-target, cioè fuori bersaglio – che avvengono sul genoma umano durante il suo utilizzo”. Pertanto, ad oggi è utilizzato principalmente a scopo di ricerca per fare ogni tipo di intervento sul Dna in modelli animali e vegetali, ma le sperimentazioni cliniche sull’uomo (che comunque iniziano a farsi sempre più spazio) richiedono maggiore prudenza.

[1] “Cos’è il sistema CRISPR/Cas9”, Dipartimento di Biologia Cellulare, Computazionale e Integrata (CIBIO) dell’Università di Trento. Link: https://www.unitn.it/ateneo/68544/cose-il-sistema-crisprcas9

FONTI:

Foto di copertina da EuroNews, Copyright Alexander Heinl/dpa via AP


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