Mario Capecchi e la modifica del DNA / Mario Capecchi and DNA modification

Mario Capecchi e la modifica del DNA / Mario Capecchi and DNA modification



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




Professor Capecchi, lei ha ricevuto il premio Nobel nel 2007, ma ha cominciato i suoi studi molto tempo fa.
Sì, molto tempo fa. Mi occupo di scienza da oltre cinquant'anni.

E quanto tempo c'è voluto per raggiungere il vostro risultato?
Beh, dall'inizio, ci vollero circa dieci anni per sviluppare il modo di individuare un particolare gene, per poter cambiare ogni gene di un topo e vedere quali fossero le conseguenze. Per esempio se un dito scompariva, potevamo dire che quel gene era responsabile del suo sviluppo. Questa è la tecnologia che sviluppammo.

Questo fu negli anni novanta?
Prima, negli anni ottanta. Ottenemmo il nostro primo finanziamento nel 1980.

Ed è stata la prima volta che gli eeseri umani sono stati capaci di modificare il DNA.
Sì. Modificare il DNA era già stato fatto proprio poco tempo prima, ma solo nei batteri. Noi abbiamo fatto il salto dai batteri ai topi. Un grande salto!

E questo è stato il modo per capire come funzionano i geni e quale sia il loro ruolo. Dopodiché si è scoperto che le cose sono un po' più complicate, perché i geni interagiscono tra loro…
Sì, i geni interagiscono, è vero. Nulla è fatto da un solo gene, ma ogni gene ha più funzioni, fa cose diverse, nelle diverse parti del tuo organismo. Perciò bisogna isolare. Se stiamo lavorando sul fegato dobbiamo isolare quello che succede nel fegato da ciò che succede nel cuore o nei muscoli. Isolare e poi capire quale sia il ruolo di un gene in un particolare tessuto o in una particolare funzione. E questo è stato possibile 
solo più tardi.

E saremo in grado di capire davvero come funzionino tutte queste interazioni?
Io penso di sì. È complesso, ma penso che si possa arrivare a studiarle in un dettaglio sufficiente. È un'analisi molto più in profondità. E la faranno i miei figli, e i loro figli. È un processo continuo e ogni volta viene raffinato e la comprensione diventa più profonda.

Dunque sarà davvero il secolo della genetica?
Oh sì, penso di sì. L'ultima parte del secolo scorso è stata soprattutto l'era della genetica e penso che sarà così per un altro centinaio di anni.

Ma pensava che le cose sarebbero andate così velocemente?
No, no. Il passo ha decisamente accelerato. Per esempio, cinquant'anni fa sembrava inconcepibile che potessimo sequenziare l'intero genoma entro la fine del secolo. Sequenziarlo non ti dice ancora che cosa fa il genoma, ma hai tutte le informazioni per comprenderlo. Ed era inconcepile a quell'epoca. In un laboratorio in cui lavoravo ad Harvard la gente impiegava un intero anno a sequenziare dieci paia di basi del DNA, mentre oggi possiamo sequenziare un intero genoma in 15 minuti! La velocità è incredibile e la quantità di informazioni che possiamo ottenere è incredibile.

Presto lei conoscerà la sua sequenza del DNA, io conoscerò la mia. L'avremo su un chip e potremo utilizzare questa informazione per fare previsioni, per esempio sugli effetti di una certa medicina. E lei e io useremo le medicine in modi diversi. E penso che anche la gestione di molte malattie, per esempio il cancro, sarà molto differente nel giro di dieci anni da oggi. Oggi è barbaro ciò che facciamo. La chemioterapia è molto generalista e produce un sacco di danni all'organismo. Ci sono molti effetti collaterali, che richiedono anni per essere superati. È ancora una procedura barbara.
Saremo in grado di creare farmaci che siano molto più specifici, tollerati molto meglio.

Anche le tecniche per lavorare sul DNA che utilizziamo sono cambiate.
Sì, cambiano continuamente

Quante ne esistono ora?
L'ultimo sviluppo è stata la CRISPR Cas-9. Quello che fa è aumentare la frequenza di ciò che facciamo di un fattore 100. Fa le stesse cose che riuscivamo a fare, ma molto più in fretta e molto più a buon mercato. La precisione è la stessa. È solo più veloce e più economica.

Ma pensa che sia così a buon mercato?
Oh sì. È a buon mercato, ma non per la medicina umana, di certo per la ricerca. È un metodo economico rispetto agli altri, ma non lo è ancora davvero. E quanto sarà usato non è ancora chiaro. Alcune volte taglia il DNA nel punto sbagliato. Nei topi questo può essere poco importante, ma per l'uomo lo è. Solo il tempo dirà quale sia la verità su questo metodo.

Che cosa pensa del dibattito sugli aspetti etici dell'uso di questa tecnica ?
Io mi sento tranquillo se è usata all'interno della medicina ordinaria, che riguarda gli individui. Se tu subisci quello che io faccio, è una tua scelta e si tratta di medicina. Sono meno tranquillo se riguarda le generazioni future. Che è quel che succede se tocchi le cellule germinali. Penso che non sappiamo abbastanza per poter prendere questo tipo di decisioni. Anche se qualcuno spingerebbe in questa direzione, penso che lì ci siano dei problemi etici. Perché le generazioni future non hanno possibilità di esprimersi, non possono dire sì o no. Lei può dire: voglio o non voglio questa terapia. Questa è medicina. Ma i figli non hanno la possibilità di scelta dei loro genitori.

È una frontiera che non dobbiamo superare?
Io penso che sia una frontiera che non dobbiamo superare. Per il momento non ne sappiamo abbastanza per poterla superare. E se lo facessimo, come minimo dovremmo avere tecnologie che rendano le cose reversibili, in modo che se le generazioni future non volessero ciò che è stato fatto possano tornare indietro e cancellare quel che è stato fatto.

Anche nel caso che una modifica sia certamente un beneficio per la salute?
Il miglioramento, beh... Sono stato a una conferenza nella quale c'era una persona menomata, con un braccio mal sviluppato per le medicine prese durante la gravidanza. E lei sosteneva di essere una persona migliore grazie a questo. La sua avversità l'aveva migliorata, aveva migliorato la sua capacità di lavorare. Era una persona molto capace, con una mente assai lucida. E sosteneva che se quel difetto fosse stato corretto lei sarebbe stata come ogni altra persona. La correzione non è per forza una cosa buona. A volte se hai una sfida da affrontare… È come nelle gare, nello sport la gente migliora se stessa perché deve competere. Se non ci fosse la competizione non ci sarebbe alcun miglioramento. Migliorare le cose dal proprio punto di vista non significa farlo dal punto di vista di qualcun altro. Di nuovo, penso che sia l'individuo che deve fare la sua scelta. Non posso scegliere io per un altro, deve poterlo fare lui stesso.

Lei è d'accordo, allora, con l'idea di una moratoria su questo.
Sì, sono d'accordo. Per le cellule germinali direi che siamo ancora molto lontani.

Professore, c'è stato un momento preciso in cui ha deciso che avrebbe trascorso la sua vita in un laboratorio?
Sì, ho studiato in una scuola che era molto buona. Per un quadrimestre studiavi, per un quadrimestre lavoravi, e così via. E i posti in cui lavorare erano in tutto il paese, molto buoni. Se eri uno studente di scienze andavi in un laboratorio scientifico, se studiavi teatro in un laboratorio teatrale, e in questo processo scoprivi davvero che cosa ti piaceva e che cosa no, e che cosa eri capace o no di fare. Io lavorai per due anni e mezzo durante il college in diversi laboratori: al MIT, allo Sloan Kettering, in tutti gli Stati Uniti. Questo ti fornisce davvero un'esperienza ed è un test per capire se qualcosa sia fatta per te. Lo trovai fantastico e piacevole. Penso che per me sia come giocare. E i miei figli e mia moglie mi dicono che io non lavoro, ma gioco. Risolviamo rompicapi. È sempre divertente.

Ma qual è la cosa più importante per cui valga la pena fare lo scienziato?
L'esperienza creativa, è questo che è davvero divertente della scienza. Il momento-eureka, in cui tu vedi qualcosa che nessun altro ha mai visto prima. O pensi a qualcosa che nessun altro ha mai pensato prima. Penso che sia questa. E uno dei motivi per cui mi spostai dalla fisica alla biologia molecolare è che nella fisica si usavano macchine sempre più grandi e gruppi di lavoro sempre più grandi. E per un esperimento di dieci ore poi si passavano tre mesi ad analizzare i dati. Io ho sempre voluto qualcosa da poter fare con le mie mani. E la biologia molecolare permette un lavoro più individualistico e creativo. Sono passato dalla fisica alla biologia molecolare attraverso queste esperienze di lavoro. Ero al MIT quando la biologia molecolare era appena nata ed era molto eccitante.

Lei fa ancora ricerca?
Oh sì, lavoro a tempo pieno in laboratorio.

A quali progetti sta lavorando oggi?
Lavoriamo su tre cose. La prima riguarda le tecnologia, perché la tecnologia è quella che fa fare i grandi salti, che ti permettono di fare qualcosa che non avresti mai potuto fare prima. E le tecnologie evolvono rapidamente in scienza. Perciò un terzo del laboratorio si occupa di nuove tecnologie, un terzo lavora sui tumori che colpiscono i bambini, che spesso sono estremamente letali. La prognosi per molti sarcomi è che l'ottanta per cento dei bambini morirà nel giro di cinque anni dai primi sintomi. Ed è terribile. Stiamo facendo grandi sforzi su questo tipo di tumori. E infine stiamo cominciando a lavorare sui disturbi neuropsichiatrici. Anche questo è un grande problema. Il 15 per cento di tutti noi andrà incontro a una depressione maggiore, che significa che dovrà andare in ospedale. Non starà solo male, avrà bisogno di aiuto. Sappiamo pochissimo di ciò che succede, di come funziona la mente. Stiamo realizzando dei modelli nei topi, per la depressione, i disturbi ossessivo-compulsivi e così via.

ENGLISH

Professor Capecchi, he received the Nobel Prize in 2007, but has started his studies long ago.

Yes, long ago. I've been in science for over fifty years.

And how long have you wanted to achieve your result?

Well, from the beginning, it took about ten years to develop the way to identify a particular gene, in order to change each gene of a mouse and see what the consequences were. For example, if a finger disappeared, we could say that that gene was responsible for its development. This is the technology that we developed.

Was this in the nineties?

First, in the eighties. We got our first funding in 1980.
And it was the first time humans were able to modify DNA.
Yes. Modifying DNA had
 already been done just shortly before, but only in bacteria. We did jump from bacteria to mice. A great jump!

And that was the way to understand how genes work and what their role is. Afterwards, it has come to light that things are a bit more complicated because the genes interact with each other ...
Yes, genes interact, that's true. Nothing is made from a single gene, but each gene has more functions, it does different things in different parts of your body. So we need to isolate it. If we are working on the liver we must isolate what happens in the liver from what is happening in the heart or in the muscles. Isolate and then understand what the role of a gene is in a particular tissue or in a particular function. And that was only possible later.

And will we be able to really understand how all these interactions work?
I think yes. It's complex, but I think we can get to study them in a detail enough. It's a much deeper analysis. And my children and their children will do it. It is a continuous process and every time it is refined and understanding gets deeper.

So will it really be the century of genetics?
Oh yes, I think so. The last part of the last century was above all the age of genetics and I think it will be for another hundred years.

But did you think things would go so fast?
No, no. The pace has definitely accelerated. For example, fifty years ago it seemed inconceivable that we could sequencing the entire genome by the end of the century. Sequing it does not tell you yet what the genome does, but you have all the information to understand it. And he was inconspicuous at that time. In a lab I worked at Harvard, people spent a whole year sequencing ten pairs of DNA bases, while today we can sequencing an entire genome in 15 minutes! The speed is amazing and the amount of information we can get is amazing.

Soon you will know his sequence of DNA, I will know mine. We will have it on a chip and we will use this information to make predictions, for example on the effects of some medicine. And you and I will use the medicines in different ways. And I think the management of many diseases, for example cancer, will be very different in ten years now. Today, what we do is barbarous. Chemotherapy is very generalistic and produces a lot of damage to the body. There are many side effects that take years to be overcome. It's still a barbaric procedure.
We will be able to create drugs that are much more specific, tolerated much better.

The DNA working techniques we use have also changed.
Yes, they change constantly

How many are there now?
The latest development was CRISPR Cas-9. What it does is increase the frequency of what we do with a factor of 100. It does the same things we could do, but much faster and much cheaper. Precision is the same. It's only faster and cheaper.

But do you think it's so cheap?
Oh yes. It's cheap, but not for human medicine, certainly for research. It's an economical method compared to others, but it's not really true. And how much will be used is still unclear. Sometimes it cuts the DNA at the wrong point. In mice this may be unimportant, but for man it is. Only time will tell what the truth is about this method.

What do you think of the debate on the ethical aspects of using this technique?
I feel comfortable if it is used within ordinary medicine, which concerns individuals. If you suffer what I do, it's your choice and it's about medicine. I'm less quiet about future generations. That's what happens if you touch the germ cells. I think we do not know enough to make this kind of decision. Even if someone is pushing in this direction, I think there are some ethical problems. Because future generations have no way of expressing themselves, they can not say yes or no. You can say: I want or do not want this therapy. This is medicine. But children do not have the choice of their parents.

Is it a frontier that we must not overcome?
I think it is a frontier that we must not overcome. For the time being we do not know enough to overcome it. And if we did, at least we should have technologies that make things reversible, so that if future generations did not want what was done they could go back and erase what was done.

Even if a change is certainly a health benefit?
The improvement, well ... I was at a conference where there was a bad person, with a badly developed arm for medicines taken during pregnancy. And she claimed to be a better person thanks to this. Her adversity had improved her, had improved her ability to work. He was a very capable person, with a very lucid mind. And he argued that if that defect had been correct she would have been like any other person. Correction is not a good thing. Sometimes if you have a challenge to face ... It's like in races, in sports people improve themselves because they have to compete. If there was no competition there would be no improvement. Improving things from one's point of view does not mean doing so from someone else's point of view. Again, I think it is the individual who has to make his choice. I can not choose one for another, he must be able to do it himself.

She agrees, then, with the idea of ​​a moratorium on this.
Yes I agree. For germ cells I would say that we are still far away.

Professor, was there a precise time when he decided he would spend his life in a lab?
Yes, I studied in a school that was very good. For a four-year study, for a four-year working, and so on. And the places to work were all over the country, very good. If you were a science student, you went to a science lab, if you were studying theater in a theatrical workshop, and in this process you really learned what you liked and what did not and what you were capable of doing. I worked for two and a half years at college in several laboratories: at MIT, Sloan Kettering, all over the United States. This really gives you an experience and is a test to see if something is done for you. I found it fantastic and enjoyable. I think for me it's like playing. And my children and my wife tell me I do not work, but play. We solve puzzles. It's always fun.

But what's the most important thing that the scientist is worth doing?
Creative experience, this is really fun of science. The moment-eureka, where you see something that no one else has ever seen before. Or think of something that no one else ever thought about before. I think it's this. And one of the reasons why I moved from physics to molecular biology is that more and more large machines and larger workgroups were used in physics. And for a ten-hour experiment then three months spent analyzing the data. I've always wanted something to do with my hands. And molecular biology allows more individualistic and creative work. I went from physics to molecular biology through these work experiences. I was at MIT when molecular biology was just born and it was very exciting.

Do you still search?
Oh yes, I work full time in the lab.

Which projects are working today?
We work on three things. The first concerns technology, because technology is one that makes big leaps, which allow you to do something you could never do before. And technologies evolve quickly into science. So a third of the lab deals with new technologies, one third works on cancer that affects children, which are often extremely lethal. The prognosis for many sarcomas is that eighty percent of children will die within five years of the initial symptoms. And it's terrible. We are making great efforts on this type of cancer. And finally we are beginning to work on neuropsychiatric disorders. This too is a big problem. 15 percent of us all will face a major depression, which means they will have to go to the hospital. It will not only be bad, it will need help. We know very little about what's happening, about how the mind works. We are making models in mice, depression, obsessive-compulsive disorders, and so on.

Da:

http://www.lescienze.it/news/2017/11/11/news/capecchi_nobel_intervista_editing_genomico-3748493/

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