SHERLOCK, DETECTR e PAC-MAN. Due tecniche di diagnostica per i virus e una tecnologia “antivirale” accomunate da una sola caratteristica: si basano tutte su CRISPR
L’emergenza COVID-19 ha evidenziato la mancanza di una tecnologia rapida, semplice e poco costosa per il rilevamento dei virus. Come se ciò non bastasse, non abbiamo ancora un farmaco disponibile per fronteggiare questa pandemia, di cui non siamo in grado di prevedere la durata. Gli studi clinici in corso sono molti e prendono in considerazione diverse molecole e soluzioni tecnologiche, ma ancora non è stato trovato qualcosa di specifico ed efficace. In questo quadro d’incertezza trova il suo spazio anche CRISPR, il famoso sistema di editing genomico che potrebbe essere utilizzato per contrastare direttamente il virus o come test diagnostico in grado di identificare la presenza dell’agente virale.
Le aziende biotecnologiche stanno facendo una vera e propria corsa per sviluppare test diagnostici innovativi e compatibili con l’emergenza sanitaria in corso, cioè tecniche poco costose, facili da trasportare e utilizzare, veloci nel dare i risultati. Tra queste, c’è chi sta focalizzando la propria attenzione su CRISPR. La Mammoth Biosciences, co-fondata dalla pioniera di CRISPR Jennifer Doudna, aveva annunciato a fine gennaio di aver raccolto diversi milioni di dollari di fondi da investire nella diagnostica basata su CRISPR. Già allora, quando il coronavirus identificato in Cina non aveva ancora un nome ufficiale e non si pensava di dover far fronte ad un’emergenza sanitaria globale dalle attuali dimensioni, si parlava di un test in grado di rilevarlo rapidamente (ne abbiamo parlato QUI).
DETECTR
L’azienda californiana sta sviluppando una piattaforma di editing genomico, chiamata DETECTR, in grado di identificare il SARS-CoV-2. Utilizzando l’enzima Cas12, è in grado di tagliare il DNA in un punto preciso della sequenza che riconosce come obiettivo. Sappiamo però che la COVID-19 è causata da un virus a RNA: come fare? Il procedimento, infatti, richiede più fasi: l’RNA virale è inizialmente copiato sotto forma di DNA e amplificato - cioè ne vengono fatte molte copie - grazie a un protocollo semplificato rispetto a quelli finora applicati in laboratorio. Il campione così ottenuto viene messo in contatto con Cas12 e una molecola in grado di guidare l’enzima taglia-DNA al punto corretto. Quando Cas12 incontra la sequenza obiettivo, quella caratteristica del SARS-CoV-2, la taglia. Il sistema è inoltre ideato in maniera tale che l’azione stessa del taglio induce il rilascio di molecole in grado di emettere un segnale luminoso rilevabile dagli strumenti e, di conseguenza, confermare la presenza del virus. I risultati iniziali, prepubblicati su medRxiv - un archivio di preprint interamente dedicato agli articoli scientifici nel campo della ricerca clinica - sono buoni, ma è necessario validare e approvare il test per renderlo utilizzabile su larga scala e questo, ovviamente, richiederà del tempo.
SHERLOCK
Feng Zhang, anch’egli pioniere di CRISPR, è co-fondatore della Sherlock Biosciences, un’altra azienda che punta ad ampliare le conoscenze e l’applicabilità di CRISPR. La piattaforma SHERLOCK, di cui abbiamo già scritto su Osservatorio Terapie Avanzate, è in grado di identificare virus e batteri con costi e tempistiche ridotti, è adattabile a diversi target e può essere usata anche da personale non specializzato. Come nel caso di DETECTR, la piattaforma può identificare delle sequenze specifiche – ed essere quindi applicata, almeno teoricamente, a qualsiasi target genetico – ed evidenziarlo all’operatore che effettua il test. L’enzima usato in questo caso è Cas13a, che è in grado di rilevare direttamente l’RNA virale e di indicare visivamente la presenza del virus: si usano “strisce di carta” su cui appare un segno colorato. La tecnologia è in fase di validazione per il SARS-CoV-2, ma non è ancora un test diagnostico autorizzato e non è stato testato su campioni provenienti dai pazienti.
PAC-MAN
Non solo identificare la presenza del virus ma anche contrastarlo direttamente: è quello per cui è stata progettata la nuova tecnologia chiamata PAC-MAN (Prophylactic Antiviral CRISPR in huMAN cells - CRISPR profilattica antivirale in cellule umane), anche questa basata su CRISPR. Cas13 in questo caso identifica e taglia una sequenza specifica che si trova sull’RNA virale e che codifica per una proteina fondamentale per la replicazione (cioè la creazione di copie) del virus. Andando a tagliare quel segmento, si blocca il ciclo vitale del SARS-CoV-2, fermando l’infezione. Questa tecnologia, ideata dall’Università di Stanford e pubblicata nell’archivio di prepubblicazione bioRxiv, era già in fase di studio contro i virus influenzali quando è scoppiata l’emergenza COVID-19. Siamo ancora lontani dal parlare di applicabilità, dato che mancano ancora i test sui modelli animali e sull’uomo. Inoltre, deve essere ancora individuato un vettore in grado di trasportare Cas13 all’interno delle cellule.
L’attuale pandemia ha sicuramente dato una forte accelerata alla ricerca in campo virale, ma al di là dell’emergenza, è fondamentale continuare a studiare le applicazioni di CRISPR in ambito diagnostico e come possibile “farmaco antivirale”: le sperimentazioni da fare sono ancora molte e i risultati – seppur buoni – sono preliminari. Anche se difficilmente queste tecniche potranno essere applicate a breve su SARS-CoV-2, avere a disposizione strumenti validi ed efficaci contro i virus potrebbe salvare la vita a moltissime persone. Lo stiamo imparando in questi giorni a caro prezzo.
