Il CRISPR è troppo grande per alcune terapie, così alcuni scienziati stanno cercando di rimpicciolirlo
Una nuova tecnica di bio ingegneria promette di poter rimpicciolire le dimensioni di CRISPR
L’editor del genoma CRISPR si è trasformato negli ultimi 6 anni da un oscuro meccanismo immunitario batterico a strumento di eccellenza della biologia, permettendo ai ricercatori di alterare il DNA con maggiore precisione e facilità. Ma la versione più popolare di CRISPR è semplicemente troppo grande, il che complica il raggiungimento di alcuni obiettivi e limita la capacità di questa potente tecnologia di creare nuove terapie. Ora, i ricercatori hanno escogitato un modo per mettere CRISPR a “dieta” e mantenere le sue funzioni fondamentali.
I metodi standard del CRISPR si sono appropriati di una proteina che taglia il DNA chiamata SpCas9 dal batterio Streptococcus pyogenes. Un altro componente di CRISPR guida l’enzima in luoghi mirati sul genoma. SpCas9 lega il DNA e le sue forbici molecolari agganciano l’elica a doppio filo. Ma questo laboratorio, che ha 1368 aminoacidi, è troppo grosso per molte applicazioni biomediche. Così un team guidato da David Savage della University of California, Berkeley, ha ideato una grande raccolta di Cas9s più sottili utilizzando uno schema di “evoluzione diretta”.
“Questa è una storia incredibile perché è un’inversione dell’attuale processo evolutivo”, dice Kira Makarova, una ricercatrice pionieristica del CRISPR presso il National Center for Biotechnology Information di Bethesda, Maryland, che non è stata coinvolta nel nuovo lavoro.
Savage, un biologo strutturale che ha presentato il lavoro del suo gruppo la scorsa settimana alla riunione annuale del Cold Spring Harbor Laboratory CRISPR, chiama il metodo di ingegneria proteica Minimization by Iterative Size-Exclusion Recombination (MISER). La tecnica utilizza due enzimi per tagliare sistematicamente il DNA del gene SpCas9, estraendo i pezzi e codificando diverse parti della proteina. Savage e colleghi testano poi queste sequenze genetiche per vedere se le loro proteine risultanti mantengono ancora la capacità di Cas9 di legarsi ai bersagli del DNA.
Poi combinano quelle che funzionano per aggiungerle alle opzioni di troncamento. Finora, hanno realizzato mezzo milione di varianti. “Sorprendentemente, funziona davvero bene”, dice Savage. “Non mi aspettavo che fosse così flessibile da tollerare enormi cancellazioni e che queste potessero essere raggruppate insieme”.
I mutanti MISER non saranno necessariamente in grado di fare tutto ciò che il tipico sistema CRISPR-Cas9 può fare. Un handicap è che alcuni dei mutanti Cas9s possono bloccarsi in un punto esatto del genoma, non riuscendo a tagliare il DNA.
Ma i ricercatori hanno già scoperto che questi Cas9 “morti” sono anche utili strumenti, in quanto possono trasportare altre molecole verso destinazioni specifiche; una tecnologia CRISPR particolarmente potente chiamata base editing sfrutta questa tecnologia per trasferire un enzima in un sito target che può convertire una base di DNA in un altro. Il più piccolo mutante MISER Cas9 creato fino ad oggi, che non può essere tagliato, ha solo 880 aminoacidi, circa due terzi delle dimensioni dell’originale SpCas9.
Il chimico dell’Università di Harvard, David Liu, il cui laboratorio ha inventato il sistema di base editor, afferma che il lavoro di Savage con MISER è “un’eccezionale applicazione iniziale di questo nuovo ed entusiasmante metodo e avvicina il campo dell’editing del genoma a un obiettivo di lunga data”.
Molti ricercatori che utilizzano CRISPR per progettare trattamenti biomedici confezionano i geni di Cas9 e dell’altro componente all’interno di un virus innocuo che può inviarli a cellule specifiche per riparare i difetti genetici. Ma i virus hanno un limite alla quantità di carico genetico che possono portare, ed è qui che il Cas9 magro potrebbe aiutare enormemente, specialmente se le sue forbici funzionano. “Dobbiamo finire questa storia”, dice Savage, il cui team sta ora setacciando le sue creazioni per scoprire quali sono quelle che ottengono migliori efficienze con dimensioni più piccole.
Tradotto in Italiano. Articolo originale: Sciencemag
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