Editing genetico, le straordinarie implicazioni della tecnica premiata con il Nobel per la Chimica alle scienziate Charpentier e Doudna
Dalla medicina all'agricoltura, fino anche alla messa a punto di un vaccino contro il Covid19. Questo sofisticato strumento ha contribuito a molte importanti scoperte nella ricerca di base. Non solo. Sono in corso sperimentazioni cliniche di nuove terapie antitumorali e promette inoltre di trattare o addirittura curare malattie ereditarie
Entrano nell’Olimpo della scienza le pioniere delle “forbici molecolari”, le scienziate che hanno aperto la strada all’utilizzo dell’ingegneria genetica per manipolare il Dna. Quest’anno,il Comitato dei Nobel ha deciso di premiare nella categoria della Chimica un duo tutto al femminile il primo della lunga storia del prestigioso riconoscimento. Il merito sta nell’aver messo punto e applicato una delle tecniche di ingegneria genetica più rivoluzionarie, la Crispr-Cas9 (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats). Il lavoro di Emmanuelle Charpentier del Max Planck Institute for Infection Biology di Berlino e di Jennifer Doudna dell’Università della California, a Berkley, ha implicazioni straordinarie su numerosi campi: dalla medicina all’agricoltura, fino anche alla messa a punto di un vaccino contro il Covid19.
In particolare, Charpentier ha aperto la strada alla Crispr, che consente agli scienziati di identificare all’interno di una cellula un pezzo specifico di Dna che può essere modificato. Questo significa avere uno strumento da utilizzare per prevenire una serie di malattie genetiche negli esseri umani o per rendere il cibo più sano. Lo sviluppo della tecnica è avvenuto quando Charpentier stava studiando il batterio “Streptococcus pyogenes”, che causa numerose malattie negli esseri umani. La studiosa aveva identificato una molecola nota come “tracrRNA” che fa parte del sistema immunitario, il cui scopo è disarmare i virus “sforbiciando” il loro Dna. Nel 2011, il suo lavoro è stato pubblicato sulla rivista Nature, e da lì è il suo nome ha fatto il giro del mondo. In quello stesso anno è avvenuto l’incontro con Doudna, un’esperta di Rna, cioè della molecola simile al Dna che ha il compito di “trasportare” le informazioni nelle nostre cellule. Insieme, le due scienziate hanno ricreato la capacità di “tracrRNA” di “sforbiciare” i batteri in laboratorio, quello che il comitato Nobel ha descritto come “forbici genetiche in provetta”. Il duo ha quindi trasformato l’editing genetico, già all’epoca una realtà, ma difficile da praticare, in una tecnica molto più economica, veloce e accessibile.
“Con questa tecnica – spiega Giuseppe Novelli, professore ordinario di Genetica Medica all’Università degli Studi di Roma Tor Vergata e Presidente Fondazione Lorenzini a Milano – l’uomo non solo legge il libro della vita, ma adesso riesce a scriverlo e questo è fondamentale per curare in modo definitivo le malattie genetiche. L’editing genetico è una tecnica di terapia genica in cui una specifica sequenza del Dna cellulare, definita ‘target’, è direttamente modificata. Con una metafora mutuata dal gergo informatico, è stata descritta come tecnica ‘trova e correggi’, o ‘trova e sostituisci’”. La “correzione””del Dna avviene sostanzialmente introducendo all’interno delle cellule una sequenza esterna di Dna, in grado di riconoscere in maniera specifica la sequenza target (mutata) e apportare una specifica conversione. “In questo modo – dice Novelli – si fornisce alle cellule una nuova informazione genetica, ristabilendo ad esempio una funzione persa del gene a seguito di una mutazione. La correzione del difetto genico avviene in modo specifico e quindi può essere applicato nella cura di alcune malattie genetiche dovute a mutazioni di singole lettere del codice genetico. La correzione è permanente, e permette di conservare l’integrità del gene, cioè mantiene invariati gli ‘interruttori’ del gene stesso, lasciando inalterati i meccanismi di regolazione”.
Da quando le due scienziate hanno messo a punti le “forbici genetiche” Crispr-Cas9 nel 2012, il loro utilizzo è esploso. Questo sofisticato strumento ha contribuito a molte importanti scoperte nella ricerca di base. Non solo. Sono in corso sperimentazioni cliniche di nuove terapie antitumorali. La tecnologia promette inoltre di trattare o addirittura curare malattie ereditarie. Ad esempio, oggi è attualmente allo studio per il trattamento dell’anemia falciforme, una malattia del sangue che colpisce milioni di persone in tutto il mondo. Tuttavia, ci sono anche questioni etiche in gioco. Le “forbici molecolari” sono state ad esempio utilizzate per modificare embrioni umani. In Cina sono nati già tre bambini, nel 2018 e nel 2019, i cui genomi sono stati manipolati con la Crispr. Celebre il caso delle due gemelline, Lulu e Nana, nate da embrioni modificati dal ricercatore cinese He Jiankui per rendere le bambine “resistenti” all’HIV. Ora anche il biologo russo Denis Rebrikov ha in programma di creare “bambini geneticamente modificati” per “cancellare” una forma di sordità ereditaria. Ma la comunità scientifica mondiale concorda che si tratta ancora di una procedura poco sicura per applicazioni così estreme, oltre al fatto che potrebbe portare a manipolazioni eticamente discutibili. Non è un caso se la chimica Pernilla Wittung Stafshede, che fa parte del comitato per il Nobel ha detto: “L’etica, le leggi e i regolamenti sono estremamente importanti”.
Ma questo premio Nobel è importante anche per un altro motivo. Prima di Charpentier e Doudna, solo cinque donne hanno ricevuto il Nobel per la Chimica. Ma nessuna squadra al cento per cento “rosa” si era aggiudicata il prestigioso riconoscimento. “Sono molto emozionata”, ha detto Charpentier alla notizia del premio. “Mi auguro che questo mandi un messaggio positivo alle ragazze che vorrebbero seguire il percorso della scienza … e per mostrare loro che le donne nella scienza possono anche avere un impatto sulla ricerca che stanno svolgendo”, ha aggiunto Charpentier.