A cosa serve l'editing genetico, ossia la tecnica di "correzione" del Dna?

Di Roselina Salemi
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Photo credit: VICTOR HABBICK VISIONS - Getty Images
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In una delle storie fantasy per ragazzi diventata una serie televisiva (His dark materials, dalla trilogia di Philip Pullman) c’è un oggetto magico, la 'lama sottile' che taglia le particelle elementari aprendo un varco verso nuovi mondi. Potremmo usarla come metafora del gene editing per il quale Emmanuelle Charpentier e Jennifer Doudna hanno ottenuto il Premio Nobel per la chimica 2020. Un taglio invisibile.

Una correzione di bozze che cambia il libro, pur modificando una sola parola. Il libro è il Dna, la parola è un gene. Non conosciamo ancora tutte le implicazioni di questo procedimento rivoluzionario, non nuovo, ma che adesso è semplice e poco costoso. Semplice come tutte le operazioni scientifiche, ovviamente. Da usare con cautela e valutandone le ricadute.

Le possibilità sono infinite. «Sconfiggere parassiti e malattie infettive, combattere alcuni tipi di cancro, creare super piante, fiori dai colori mai visti e animali geneticamente modificati», spiega Carlo Alberto Redi, professore di Zoologia all’Università di Pavia e presidente del Comitato etico della Fondazione Umberto Veronesi. «Possiamo produrre organi editando il genoma del maiale in maniera da eliminare i virus porcini e rendere il suo sistema immunitario compatibile con quello umano. Ogni anno abbiamo 400-500.000 persone in attesa di un trapianto... Molte applicazioni avveniristiche sono già in fase di sviluppo».

Alla fine del 2019 sono state 'corrette' cellule del sangue dei malati di beta-talassemia e anemia falciforme. Per semplificare: «Un bambino colpito da beta-talassemia ha globuli rossi che funzionano male e deve essere sottoposto a trasfusioni diverse volte l’anno», spiega Chiara Tonelli, professore di Genetica all’Università Statale di Milano e presidente del Comitato scientifico di Fondazione Umberto Veronesi. «Il primo intervento di gene editing in Italia è del dicembre scorso.

Il professor Franco Locatelli (direttore del dipartimento di Oncoematologia del Bambino Gesù di Roma) ha riattivato il gene che determina l’emoglobina fetale negli adolescenti e negli adulti». Inoltre, i ricercatori dell’Istituto San Raffaele-Telethon guidati da Luigi Naldini hanno trovato il modo di superare l’impatto negativo del taglio del Dna sulle cellule staminali ematopoietiche agendo su una proteina (p53) che si comporta come inibitore della crescita cellulare in condizioni patologiche, tanto che un suo malfunzionamento è associato a numerosi tumori. Somministrando alle staminali del sangue un cocktail proteico durante l’editing, i ricercatori sono riusciti a migliorare il processo correttivo. Insomma, è una nuova frontiera.

Il virus Hiv attacca l’organismo inserendo il proprio materiale genetico nel Dna delle cellule umane. Si può controllare la replicazione dei virus e la progressione della malattia, ma è difficile trovare una cura. L’estrema precisione del gene editing potrebbe rendere possibile la rimozione definitiva del Dna virale. Problemi: individuare tutte le cellule infette in cui il virus è dormiente e non provoca sintomi e impedirgli di sviluppare una resistenza. «Qualche fuga in avanti c’è già stata: In Cina, il medico-scienziato He Jiankui è stato condannato a tre anni di carcere per aver manipolato il Dna di due gemelline in maniera da renderle resistenti all’infezione del virus e così non sviluppare l’Aids», dice Redi. «Intervenire sugli embrioni umani è vietato ovunque».

Nella distrofia di Duchenne, la mancanza della distrofina (una proteina) impedisce ai muscoli di svilupparsi. Alla radice del problema, c'è la mutazione di un singolo gene che blocca la normale produzione della distrofina. Correggendo la mutazione nelle cellule dei muscoli, dovrebbe essere possibile prevenire la distrofia. Lo scorso dicembre, diversi esperimenti pubblicati su Science hanno dimostrato che la tecnica funziona, per ora, sui topi.

Sconfiggere il Plasmodium falciparum (il parassita che causa la malaria) si può. Come? «Agendo sulle zanzare del genere Anopheles, che trasmettono la malattia», chiarisce Redi. «Le strade possibili sono diverse: diminuire il numero di femmine (i maschi non succhiano il sangue), intervenire sul Dna per renderle immuni al parassita e quindi incapaci di trasmetterlo, modificarle per diminuirne la fertilità e ridurre quindi la popolazione di zanzare».

La Còrea di Huntington è una malattia genetica rara che provoca un progressivo danneggiamento del cervello e riduce l’aspettativa di vita. Non esiste cura, ma uno studio dimostra che è possibile riparare il gene difettoso (il gene Htt) all’origine della patologia. I risultati sui topi sono promettenti.

Craig Venter, popstar della biologia, celebre per il sequenziamento del Dna umano e la produzione della prima cellula sintetica, sta studiando un biocarburante sostenibile partendo dalla Nannochloropsis gaditana, una microalga. I ricercatori della Synthetic Genomics, l’azienda di Venter, sono riusciti a raddoppiare il suo contenuto lipidico, rendendola conveniente come fonte di biocarburanti. Obiettivo: lo sfruttamento commerciale.

In agricoltura non ci sono dilemmi etici e, se qualcosa non funziona, si butta via la pianta. «Inoltre l’intervento di gene editing non è molto diverso da una mutazione naturale», sottolinea Chiara Tonelli, «solo che la natura ci metterebbe molto più tempo. Abbiamo bisogno di piante che si adattino ai cambiamenti climatici e agli stress ambientali, che resistano a batteri, virus, funghi». Alla Rutgers University, un team di ricercatori sta cercando di modificare l’erba da prato (mercato multimilionario negli Usa per via del golf). Allo studio in Italia c'è un’applicazione che permetterebbe di produrre grano tollerabile dai celiaci, disattivando i geni che portano alla produzione di glutine.

Editing genetico: che cosa si può fare e che cosa no?

Ovviamente il tema sensibile è l’uomo. «Dal punto di vista tecnologico non si è ancora arrivati all’assoluta precisione, per cui il rischio di creare modifiche non volute che potrebbero comportarsi potenzialmente da mutazioni è reale. Si discute molto su questo», ammette Chiara Tonelli. «C’è il timore che si possa manipolare l’intelligenza o l’altezza (anche se alcune caratteristiche sono multifattoriali, e non possono essere modificate dalla correzione di un gene). Intervenire sui gameti è vietato, intervenire su caratteristiche trasmissibili è vietato. E chi vuole eliminare un difetto genetico nei potenziali figli può già farlo con la fecondazione eterologa o con la selezione degli embrioni in vitro». «Con questa tecnica l’uomo non può solo leggere, ma anche scrivere il libro della vita», dice Redi. «La spinta a sperimentare è fortissima. In Giappone si può intervenire sulle cellule germinali in alcune patologie. In Russia si può fare su cellule uovo per trattare alcune malattie (la legge è poco chiara, Ndr). In Inghilterra è stato concesso di “lavorare” su cellule germinali, ma non di impiantarle. L’interesse è enorme, la vigilanza indispensabile».

La molecola taglia-virus

Tutto è cominciato quando la biochimica francese Emmanuelle Charpentier, studiando il batterio Streptococcus pyogenes, ha 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 Charpentier ha incontrato la collega americana Jennifer Doudna, 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 che il comitato Nobel ha descritto, appunto come “forbici genetiche in provetta”. Il gene editing CRISPR/Cas9 permette di intervenire su specifici segmenti del Dna per eliminare geni e mutazioni dannose, o inserirne di utili.