Curiosità/ Novità dalla ricerca scientifica: Biologia
Dalla vaccinazione dei batteri arriva la possibilità di modificare il DNA di qualsiasi cellula: il sistema CRISPR-Cas9.
Gli sforzi dei genetisti, a partire dal 1953, sono stati sempre rivolti a cercare gli strumenti per modificare il DNA presente nelle cellule. L’ultima tappa del lungo percorso verso questo ambizioso traguardo consiste nella scoperta nei batteri del meccanismo CRIPSR-Cas9,Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (Brevi Ripetizioni Palindrome Raggruppate e Separate a Intervalli Regolari), oltre a un gruppo di geni che codifica per diversi enzimi associati a CRIPSR. Nel numero 528 di Nature del 24 dicembre 2015, Jennifer Doudna, docente di biologia molecolare e chimica a Berkeley, ha pubblicato un articolo che descrive come il sistema di difesa batterico CRISPR-Cas9, possa essere usato per modificare i genomi delle cellule. Nel 2007, due biologi francesi Rodolphe Barrangou e Philippe Horvarth, della Società danese Danisco, insieme con il gruppo canadese diretto da Sylvain Moineau, dell’Università di Laval, in Québec, avevano annunciato di aver immunizzato il batterio Streptococcus thermophilus contro un virus. Ulteriori osservazioni dimostrarono che batteri divenuti resistenti ad un successivo attacco conservavano nel loro genoma traccia del DNA virale. I batteri resistenti disponevano di un’ampia biblioteca genica (identificata poi con CRIPSR) delle infezioni virali pregresse che li rendeva immuni da successivi attacchi di batteriofagi, o di plasmidi. Queste sequenze geniche erano ereditabili insieme alla relativa immunità. Il sistema CRIPSR-Cas9 è stato utilizzato come forbici molecolari per tagliare il DNA di una cellula in un punto prestabilito. La differenza con i metodi di taglio precedenti sta nel fatto che essi richiedono enzimi specifici per ogni situazione, mentre il meccanismo CRIPSR richiede la sola proteina Cas9, utilizzabile in modo universale. L’unico elemento specifico da costruire è un RNA che deve guidare l’enzima Cas9 nel punto preciso del genoma da tagliare. Il meccanismo di azione in sintesi è il seguente:
1) Costruzione di un RNA guida per fusione con RNA batterico (TracrRNA) che contiene anche la sequenza di RNA complementare a quella del DNA bersaglio.
2)Accoppiamento dell’RNA guida con l’enzima Cas9.
3) Introduzione nella cellula dello strumento CRISPR-Cas9; la sequenza dell’RNA guida trova la corrispondente sequenza del DNA cellulare da tagliare.
4) La proteina Cas9 taglia i due filamenti del DNA in modo preciso. Il pezzo di DNA può così essere riparato per ricombinazione con DNA omologo, sintetizzato e introdotto nella cellula. La tecnica dell’editing genomico potrà trovare applicazioni anche in campo agroalimentare e rivoluzionare il dibattito sugli OGM.
Tappe fondamentali della rivoluzione in genetica:
1953: Scoperta della struttura del DNA a cura di J. Watson, F. Crick, M. Wilkins, Premio Nobel 1962.
1970: Viene isolata dal biologo statunitense Hamilton Smith, la prima endonucleasi specifica (enzima di restrizione), Premio Nobel 1978.
1983: Kary B. Mullis, biologo statunitense, mette a punto la tecnica PCR (Reazione a catena della polimerasi), Premio Nobel 1993.
1989: Prima modifica mirata di un genoma di topo da parte di Oliver Smithies (USA), Martin Evans (G.B) e Mario Capecchi (origini italiane), Premio Nobel 2007.
Per saperne di più:
https://it.wikipedia.org/wiki/CRISPR
www.pianetachimica.it/mol_mese/…CRISPR/Cascade_CRISPR.htm
https://www.neb.com/…/crispr–cas9-and-targeted-g
https://www.youtube.com/watch?v=2pp17E4E-O8
La figura che illustra il meccanismo CRISPR-Cas9 è presa da Le scienze ( Edizione italiana di Scientific American), Aprile 2016, n°572, pag.34.