Si è concluso pochi giorni fa, a Washington, l’International Summit on Human Gene Editing. Una tre giorni in cui biologi, biotecnologi, medici e bioeticisti di tutto il mondo hanno discusso delle ultime novità scientifiche in fatto di ingegneria genetica. E delle relative ricadute di carattere sanitario, etico, economico e relative alla sicurezza. Abbiamo colto l’occasione per proporvi un breve recap, in dieci punti, relativo all’ingegneria genetica e in particolare alla Crispr-Cas9, una delle tecnologie più promettenti e usate nel settore, con cui è possibile modificare il dna con precisione e facilità mai raggiunte prima. Una rivoluzione annunciata che sta facendo prepotentemente ingresso nei laboratori (e non solo) di tutto il mondo. Ecco di cosa si tratta.
1. Crispr-Cas9: cos’è e come funziona
Per Crispr si intende Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, locuzione che indica segmenti di dna che contengono brevi sequenze regolari e ripetute. Si tratta di sequenze particolarmente frequenti in natura: sono state osservate, infatti, in circa il 40% dei genomi batterici sottoposti a sequenziamento. Le sequenze Crispr sono particolarmente importanti per l’ingegneria genetica perché a esse è associato un complesso di geni, il Cas (ovvero Crispr-ASsociated) che codificano enzimi in grado di tagliare il dna. Una sorta di sistema immunitario per gli elementi genetici: le sequenze Crispr-Cas riconoscono il dna estraneo (per esempio quello dei virus batteriofagi) e lo tagliano ed eliminano.
Nel 2012, un’équipe di scienziati dello Howard Hughes Medical Institute alla University of California, Berkeley e altri istituti di ricerca ha pubblicato, sulla rivista Science, un lavoro in cui si mostrava come fosse possibile ingegnerizzare Cas9, uno degli enzimi Cas, per modificare in modo relativamente semplice un frammento di dna in colture cellulari umane. Da allora, Crispr-Cas9 è diventata una delle tecniche di ingegneria genetica più popolare e utilizzata al mondo.
2. Qualche risultato: il bestiario
Il serraglio delle creature sottoposte a modifiche genetiche è sempre più nutrito. La maggior parte degli animali cui sono stati sostituiti, tagliati o incollati pezzi di dna (con più di un’alzata di sopracciglio di carattere etico, come racconteremo tra un attimo) sono nati e vivono in Cina. Nel bestiario troviamo, per esempio, i micro-maiali, che pesano circa sei volte meno rispetto ai maiali d’allevamento, i maiali super-muscolosi, il maiale con 62 modifiche genetiche, che dovrebbe servire alla costruzione di una fabbrica di organi da impiantare sugli esseri umani, oltre a cani, scimmie, roditori e altri animali.
3. Embrioni umani, sì o no?
La tecnica del Crispr-Cas9 rende possibile anche l’ingegnerizzazione genetica di embrioni umani. Ad aprile di quest’anno, infatti, un’équipe di scienziati cinesi ha raccontato, sulle pagine di Protein & Cell, di essere riuscita a modificare con successo il genoma di zigoti umani.
È da sottolineare, per correttezza, che gli embrioni utilizzati nell’esperimento presentavano difetti cromosomici che ne precludevano ogni possibilità di sviluppo; lo studio, comunque, come vi avevamo raccontato su Wired, ha immediatamente acceso un forte dibattito etico sulla modifica genetica delle cellule germinali (embrioni o spermatozoi) umani: gli autori della ricerca sostengono che la tecnica potrebbe essere utilizzata per eradicare, prima della nascita, malattie genetiche potenzialmente mortali; altri, invece, sottolineano che dal momento che i cambiamenti genetici che si effettuano sugli embrioni sono ereditari, si potrebbero avere ripercussioni imprevedibili sulle generazioni future. Per non parlare, naturalmente, di applicazioni deliberatamente malevoli, come l’eugenetica.
4. Gene-editing Diy
Un altro punto di forza (che ha però il suo rovescio della medaglia: ci torneremo tra pochissimo) della tecnica Crispr-Cas9 sta nel fatto che è relativamente facile ed economica da realizzare. Come ha recentemente raccontato Heidi Ledford sul blog di Nature, in effetti, Crispr-Cas9 è così semplice da “poterla provare anche nella propria casa”: biotecnologi amatoriali e biohacker di tutto il mondo hanno convertito i propri garage in laboratori di ingegneria genetica fai-da-te, dando vita a un novello movimento di maker (o meglio: biomaker).
5. La guerra del brevetto
L’estrema versatilità e facilità di utilizzo di Crispr lo ha reso, naturalmente, estremamente appetibile dal punto di vista della proprietà intellettuale. Ad aprile 2014, Feng Zhang, del Broad Insitute al Massachusetts Institute of Technology, uno dei pionieri dell’utilizzo della tecnica per la modifica del genoma nelle cellule dei mammiferi, ha registrato il brevetto statunitense per il Crispr-Cas9.
Anche se, come ricorda Scientific American, già diversi mesi prima che Zhang inviasse la domanda di brevetto (nel 2012), i biologi molecolari Jennifer Doudna, della University of California, Berkeley, e Emmanuelle Charpentier, del Max Planck Institute for Infection Biology di Berlino (autori del succitato lavoro pubblicato su Science), avevano a loro volta reclamato la paternità della tecnica. Al momento, la matassa è al vaglio dello United States Patent and Trademark Office, e in Europa è scoppiato un caso analogo. Tutti e tre gli scienziati hanno fondato un’azienda (a testa) che fa uso della tecnica Crispr-Cas9.
6. Genoma ricco mi ci ficco
Mentre gli scienziati fanno a gomitate per il brevetto, gli investitori slacciano i cordoni della borsa: ad agosto, per esempio, la Bill & Melinda Gates Foundation e Google Ventures hanno finanziato Editas Medicine, azienda di ingegneria genetica di Cambridge, in Massachusetts, per 120 milioni di dollari. E DuPont, dal canto suo, ha stretto un’alleanza con Caribou Biosciences, altra azienda californiana, con l’obiettivo di bioingegnerizzare il grano tramite la tecnica Crisps-Cas9.
7. Non di solo Cas9 vive il genetista
Anche se l’enzima taglia-dna Cas9 sembra essere il più promettente, i genetisti stanno continuando a guardarsi intorno. A settembre, Feng Zhang (sempre lui: si veda paragrafo precedente) ha pubblicato su Cell un lavoro in cui descrive una nuova proteina, Cpf1, che potrebbe rendere addirittura ancora più semplice l’editing genetico rispetto a quanto non lo sia attualmente con Cas9.
8. Legislatura
Ancora non esiste un corpus di leggi che legiferi l’ingegneria genetica in modo uniforme in tutto il mondo. Proprio per questo motivo, diversi scienziati e bioeticisti stanno cercando di mettere a punto delle linee guida condivise che regolamentino l’attività di ricerca nei laboratori di tutto il mondo, salvaguardando la sicurezza dei pazienti e scongiurando il rischio di pratiche eugenetiche et similia.
L’argomento, naturalmente, è stato oggetto di discussione nel corso del summit di Washington: in un report presentato al convegno, un gruppo di esperti in biotecnologie e bioetica ha deciso addirittura di proporre una messa al bando globale della tecnologia in qualunque contesto di ricerca che possa generare modifiche ereditabili del genoma umano.
9. Doping genetico
Una delle possibili applicazioni malevole dell’ingegneria genetica potrebbe servire a taroccare le prestazioni degli atleti. È il doping genetico, di cui si parla già da diversi anni ma su cui, attualmente, di ufficiale e documentabile c’è ancora poco. Un vero e proprio spettro, come vi raccontavamo nel 2012, che si aggira per i campi di pallone, le piste di atletica, i circuiti di ciclismo, le piscine e le palestre di tutto il mondo.
Oggi, probabilmente, a seguito della diffusione capillare della Crispr-Cas9, il pericolo è ancora più concreto. Ed è particolarmente insidioso perché del tutto invisibile: al momento, infatti, non esistono esami in grado di rivelare eventuali manipolazioni genetiche sugli atleti, come ci ha confermato Roberta Pacifici, direttrice del Reparto di farmacodipendenza, tossicodipendenza e doping all’Istituto superiore di sanità.
10. Se finisce nelle mani sbagliate?
Ingegneria genetica sì, ma cum judicio. I pericoli derivanti dal fatto che tecniche così economiche e relativamente semplici potrebbero cadere nelle mani sbagliate sono abbastanza preoccupanti. A parte i timori di carattere etico, infatti, qualcuno teme che l’ingegneria genetica possa trasformarsi in un’arma a disposizione di criminali e terroristi.
Durante il summit di Washington, un agente speciale dell’Fbi ha tenuto una conferenza relativa ai pericoli del cosiddetto gene drive: “Le modifiche genetiche”, spiega Quartz, commentando la notizia, “consentono, per esempio, di sostituire un gene con un altro per conferire alle zanzare la resistenza al parassita della malaria. Normalmente, una zanzara con questo gene non lo passa alla generazione successiva; un gene ingegnerizzato, invece, potrebbe in teoria diffondersi alla prole, assicurando che la resistenza al parassita continui nel tempo. Allo stesso modo, almeno in teoria, un terrorista non dovrebbe creare grandi quantità di un virus letale per minacciare il mondo: basterebbe creare una manciata di zanzare modificate in modo da trasportarlo e diffonderne il gene alle generazioni successive. In poco tempo, tutte le zanzare del mondo diventerebbero potenziali vettori del virus”. Siamo avvisati.
Via: Wired.it
Credits immagine: NIH Image Gallery/Flickr CC
