Cosa faremo con Crispr? / What will we do with Crispr?

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Una gif archiviata nel dna di un batterio, come in una microscopica pennetta usb biologica. Può sembrare fantascienza, ma è solo l’ultimo risultato ottenuto da Crispr: la tecnica di gene editing che sembra destinata a rivoluzionare il mondo della medicina e della genetica.

Come? Permettendo di intervenire con estrema precisione su specifici segmenti del dna, per eliminare geni e mutazioni dannose, o inserirne di utili. Le possibilità – assicurano gli esperti – sono infinite: sconfiggere parassiti e malattie infettive, combattere il cancro, creare super piante e animali ogm. E se vi sembrano obbiettivi lontani, è il caso di ricredervi. Molte delle applicazioni più avveniristiche di Crispr infatti sono già in fase di sviluppo. E promettono risultati importanti già nei prossimi anni.

HivUno dei campi in cui stanno maturando le aspettative maggiori è quello della lotta all’hiv. Il virus che causa la malattia infatti attacca l’organismo inserendo il proprio materiale genetico nel dna delle cellule umane, rendendone estremamente difficile la rimozione.

Il risultato è che si può controllare efficacemente la replicazione dei virus e la progressione della malattia, ma al contempo è difficile immaginare di trovare una cura per l’hiv.

O almeno lo era fino all’entrata in scena di Crispr: l’estrema precisione di questa tecnica di editing sembra infatti rendere possibile la rimozione definitiva del dna virale dalle cellule. I problemi da risolvere rimangono molti: bisognerà riuscire infatti a individuare tutti i reservoirvirali, le cellule infette in cui il virus è dormiente e non provoca sintomi evidenti, e bisognerà impedire al virus di sviluppare una resistenza naturale all’azione di Crispr (un pericolo emerso proprio di recente da uno studio pubblicato sulla rivista Cell Reports). Ma se tutto andrà come sperato, nei prossimi decenni Crispr potrebbe aiutarci a sconfiggere una delle più inarrestabili epidemie dell’ultimo secolo.

CancroAnche nella cura dei tumori Crispr comincia a essere vista come una possibilità sempre più concreta. Si tratta d’altronde di malattie che nascono da mutazioni maligne nel dna delle cellule, ed è naturale immaginare che la soluzione arrivi dall’editing genetico. Ma si tratta di ricerche che presentano non pochi problemi sotto il profilo etico, perché giocare con il materiale genetico umano non è mai semplice.

Già lo scorso anno però sono arrivati i primi risultati, non a caso ottenuti in Cina, un paese notoriamente rilassato sui temi della bioetica. Un paziente con un tumore al polmone ha ricevuto un’infusione di globuli bianchi provenienti dal suo stesso organismo e modificati con Crispr per eliminare una proteina sfruttata dal tumore per moltiplicarsi. L’esperimento per ora sembra positivo, e più avanti nel corso dell’anno dovrebbero arrivare i risultati di un trial più ampio, svolto su 11 pazienti con tumore al polmone.

Distrofia muscolareIn questo caso il responsabile è una proteina, chiamata (abbastanza prevedibilmente) distrofina: nella distrofia di Duchenne risulta carente e questo impedisce ai muscoli di svilupparsi correttamente. Alla radice del problema, la mutazione di un singolo gene che blocca la normale produzione di distrofina. E per questo la malattia è un candidato naturale per l’utilizzo di Crispr: correggendo la mutazione nelle cellule dei muscoli dovrebbe essere possibile prevenire lo sviluppo della distrofia. Lo scorso dicembre, diversi esperimenti pubblicati su Science hanno dimostrato che la tecnica risulta efficace, e sicura, sui topi. È presto per parlare di un utilizzo sull’uomo (anche per i già citati dubbi di ordine bioetico), ma la strada è certamente aperta.

MalariaUna delle possibilità più discusse è proprio quella di sconfiggere il Plasmodium falciparum (il parassita che causa la malaria) sfruttando Crispr. Per farlo si pensa di agire sulle zanzare anopheles, unico vettore di trasmissione della malattia. Le strade possibili sono diverse: agire sugli insetti per diminuire il numero di femmine, visto che i maschi non succhiando il sangue non possono trasmettere la malattia; intervenire sul dna delle zanzare per rendere immuni al parassita, e quindi incapaci di trasmetterlo in seguito all’uomo; o ancora, modificare geneticamente le femmine per diminuirne la fertilità, e ridurre così la popolazione di zanzare. Risultati definitivi in questo senso non ve ne sono ancora, ma le ricerche procedono spedite.

HuntingtonLa malattia (o Còrea) di Huntington è una sindrome genetica che provoca un progressivo danneggiamento dei tessuti del cervello, e riduce drasticamente l’aspettativa di vita di chi ne soffre. Attualmente non esiste una cura, ma proprio da Crispr sembrano arrivare le speranze più concrete: uno studio pubblicato proprio quest’anno sul Journal of Clinical Investigation ha dimostrato infatti che è possibile riparare il gene difettoso (il gene Htt) che provoca i sintomi della malattia.

I risultati per ora sono stati ottenuti su topi, nei quali il trattamento basato su Crispr ha permesso di invertire efficacemente i sintomi della malattia. Per arrivare a una terapia utilizzabile su pazienti umani la strada è ancora lunga. Ma i risultati ottenuti, assicurano gli esperti, sono già estremamente promettenti.

BiocarburantiLa salute comunque non è l’unico campo in cui trova applicazione Crispr. Come gli animali, anche le piante hanno un dna che può essere manipolato con le nuove tecniche di editing genetico. E gli obbiettivi possono essere i più diversi. Un esempio recente arriva da CraigVenter – la pop star della biologia divenuta celebre per il sequenziamento del dna umano e per la prima cellula sintetica – la cui azienda (la Synthetic Genomics) ha appena fatto un importante passo in avanti verso l’invenzione di un biocarburante realmente sostenibile.

Merito di Crispr, ovviamente, e della Nannochloropsis gaditana, una microalga che non necessita di acqua dolce per vivere. I ricercatori della Synthetic Genomics sono infatti riusciti a raddoppiare il contenuto lipidico dell’alga, rendendola conveniente e sostenibile come possibile fonte di biocarburanti. E se è presto, avvertono, per pensare allo sfruttamento commerciale della scoperta, anche in questo caso la strada sembra ormai tracciata.

AgricolturaIn campo agricolo gli organismi geneticamente modificati non sono certo una novità. Ma anche qui, Crispr promette di fare miracoli, rendendo molto più veloce (e potenzialmente anche più sicuro) lo sviluppo di varietà agricole più produttive, resistenti a malattie o siccità.

I progetti in questo senso sono moltissimi. Un buon esempio è quello della Rutgers University, dove un team di ricercatori sta studiando la possibilità di modificare geneticamente la vite e l’erba da prato (che rappresenta un mercato multimilionario almeno negli Stati Uniti) per renderle resistenti a diversi agenti patogeni e stress ambientali. Con le tecniche di ingegneria genetica disponibili in passato era infatti estremamente difficile ottenere più di una singola alterazione del genoma, e quindi risultava quasi impossibile rendere una specie vegetale resistente a più di uno specifico agente patogeno o fattore ambientale sfavorevole.

Con Crispr invece si apre tutto un nuovo spettro di possibilità: per ora i ricercatori stanno sperimentando la tecnica per rendere la vite resistente alla Plasmopara viticola (un’infezione fungina) e l’erba (più specificamente la Agrostide Stolonifera, utilizzata spesso per campi da golf e simili) immune alla cosiddetta dollar spot, malattia causata dal fungo Sclerotinia homoeocarpa, e anche maggiormente resistente alla siccità e alle alte temperature estive. Se il progetto avrà successo, i ricercatori prevedono di utilizzare in seguito le stesse tecniche su piante diverse, e con scopi differenti, con il fine ultimo di rendere più produttivo (e sostenibile) il comparto agricolo.

ENGLISH

A gif stored in the DNA of a bacterium, as in a microscopic usb pennette. It may sound like science fiction, but it is just the latest result obtained by Crispr: the gene edit technique that seems to revolutionize the world of medicine and genetics.

As? Enabling extreme precision on specific DNA segments to eliminate genes and mutations, or to make them useful. The possibilities - experts assure - are endless: defeat parasites and infectious diseases, fight cancer, create super plants and ogm animals. And if there are distant goals to you, it is the case to recapture you. In fact, many of Crispr's most futuristic applications are already under development. And they promise important results already in the coming years.

Hiv

One of the areas where the greatest expectations are matched is the fight against HIV. The virus that causes the disease infects the organism by inserting its own genetic material into the DNA of human cells, making it extremely difficult to remove it.

The result is that you can effectively control the replication of viruses and progression of the disease, but at the same time it is difficult to imagine finding a cure for HIV.

Or at least it was up to Crispr's entry: the extreme precision of this editing technique seems to make possible the definitive removal of viral DNA from the cells. Many problems remain to be solved: in fact, all reservoir viruses, infected cells where the virus is dormant and no apparent symptoms are to be identified, and it is necessary to prevent the virus from developing a natural resistance to Crispr (a perceived danger Just recently from a study published in the journal Cell Reports). But if everything goes as hoped, Crispr could help us overcome one of the most unstoppable epidemics of the last century.

Cancer

Crispr can also be seen as an ever more concrete possibility in treating Crispr cancers. This is also a disease that is born from malignant mutations in the DNA of the cells, and it is natural to imagine that the solution comes from genetic editing. But these are researchers that have a lot of ethical issues because playing with the human genetic material is never easy.

Already last year, however, came the first results, not by accident, obtained in China, a country that is notoriously relaxed on the issues of bioethics. A patient with a lung cancer received an infusion of white blood cells from his own body and modified with Crispr to eliminate a protein exploited by the tumor to multiply. The experiment seems to be positive, and later this year, the results of a larger trial on 11 patients with lung cancer should arrive.

Muscular dystrophy

In this case, the person responsible is a protein, called (quite predictably) dystrophin: Duchenne's dystrophy is deficient and this prevents the muscles from developing properly. At the root of the problem, the mutation of a single gene that blocks the normal production of dystrophin. And for this reason, the disease is a natural candidate for Crispr: Correcting mutation in the muscle cells should be possible to prevent the development of dystrophy. Last December, several experiments published in Science have shown that technology is effective, and safe, in mice. It is soon to talk about the human use (also for the already mentioned bioethics doubts), but the road is certainly open.

Malaria

One of the most discussed possibilities is to defeat Plasmodium falciparum (the parasite that causes malaria) by exploiting Crispr. To do so, it is thought to act on anopheles mosquitoes, the only transmission vector of the disease. The possible paths are different: to act on insects to decrease the number of females, as males not sucking blood can not convey the disease; Intervening on the DNA of mosquitoes to make it immune to the parasite, and therefore unable to transmit it to humans; Or else, genetically modify females to diminish fertility, and thus reduce the mosquito population. Final results in this sense are not yet there, but searches are sent out.

Huntington

Huntington's disease (or Còrea) is a genetic syndrome that causes a progressive brain tissue damage, and drastically reduces the life expectancy of those suffering from it. There is currently no cure, but Crispr seems to have the most concrete hopes: a study published this year in the Journal of Clinical Investigation has shown that it is possible to repair the defective gene (the Htt gene) that causes the disease symptoms.

The results, for now, have been obtained in mice, in which Crispr-based treatment has allowed to effectively reverse the symptoms of the disease. To get a therapy that can be used on human patients, the road is still long. But the results obtained, experts assure, are already extremely promising.

Biofuels

However, health is not the only field where Crispr application is available. Like animals, plants also have a DNA that can be manipulated with new genetic editing techniques. And the goals can be the most diverse. A recent example comes from CraigVenter - the pop star of biology that has become famous for the sequencing of human DNA and the first synthetic cell - whose company (Synthetic Genomics) has just made a big step forward towards the invention of a biofuel Really sustainable.

Crispr is of course, and of Nannochloropsis gaditana, a microalga that does not need fresh water to live. Synthetic Genomics researchers have been able to double the lipid content of the algae, making it as convenient and sustainable as a possible source of biofuels. And if it is early, they warn, to think about the commercial exploitation of the discovery, even in this case the road seems now drawn.

Agriculture

In the agricultural field, genetically modified organisms are certainly not new. But even here, Crispr promises to do miracles, making a much faster (and potentially even safer) development of more productive agricultural crops, resistant to disease or drought.

There are a lot of projects in this regard. A good example is that of Rutgers University where a team of researchers is studying the possibility of genetically modifying vine and grass meadow (representing a multimillionaire market at least in the United States) to make them resistant to various pathogens and environmental stresses . With genetic engineering techniques available in the past, it was extremely difficult to get more than a single genome alteration, and it was almost impossible to make a plant species resistant to more than one specific pathogen or unfavorable environmental factor.

With Crispr, however, a whole new spectrum of possibilities opens up: for now researchers are experimenting with the technique to make the vine resistant to Plasmopara viticola (a fungal infection) and grass (more specifically Agrostide Stolonifera, often used for fields from Golf and the like) immune to the so-called spot dollar, disease caused by the Sclerotinia homoeocarpa mushroom, and even more resistant to drought and high summer temperatures. If the project is successful, researchers will use the same techniques on different plants, and with different purposes, with the ultimate aim of making the agricultural sector more productive (and sustainable).

Da:

https://www.galileonet.it/2017/07/crispr-editing-genetico-sette-cose/?utm_campaign=Newsatme&utm_content=Cosa%2Bfaremo%2Bcon%2BCrispr%3F&utm_medium=news%40me&utm_source=mail%2Balert