Una nuova proteina potrà essere usata per migliorare ulteriormente la sofisticata tecnica che sta rivoluzionando la medicina
Si chiama CasX ed è la nuovissima innovazione in tema di editing genomico: un nuovo enzima che andrà presto ad aggiungersi all’arsenale del sistema CRISPR, il “taglia e cuci molecolare” che consente di intervenire sul DNA, correggendolo ed eliminando le mutazioni alla base di svariate patologie ereditarie.
Nell’articolo pubblicato sulla rivista Nature e che porta la firma della dott.ssa Jennifer Doudna – una delle madri di CRISPR – dell’Università della California a Berkeley, viene descritta la scoperta di questa nuova proteina, più piccola e versatile che renderà ancora più precisi gli interventi del macchinario molecolare che sta rivoluzionando la biotecnologia e la medicina.
CasX, infatti, migliorerà l’efficienza dell’opera di correzione di CRISPR, allo stesso modo in cui motori più evoluti e un’aerodinamica più studiata hanno permesso alle auto di Formula 1 di progredire negli anni. Provate a confrontare la Ferrari di Niki Lauda con quella di Michael Schumacher e poi con quella di Sebastian Vettel. Sono logicamente diverse. E dal momento che alla radice della tecnologia CRISPR ci sono i batteri, l’evoluzione non può essere una variabile secondaria dell’equazione che ha portato alla scoperta di CasX.
CRISPR COME LO CONOSCIAMO
Infatti, CRISPR (un acronimo che sta per Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) è composto sostanzialmente da brevi sequenze che si ripetono regolarmente e sono associate a geni in grado di codificare gli enzimi che tagliano il DNA (sono le nucleasi, come Cas9 e Cas12). Legandosi in maniera precisa a determinate parti del DNA (dove presumibilmente è presente una mutazione capace di provocare una malattia) questo macchinario permette di operare un taglio ed elidere il frammento danneggiato o inserire una sequenza nuova. Gli enzimi che riparano il DNA si occuperanno di ricucire le estremità recise. La scoperta delle sequenze CRISPR è direttamente correlata allo studio dei batteri perché tali sequenze rappresentano il loro sistema immunitario, con il compito di proteggerli dagli attacchi virali.
Una volta venuti in contatto con il virus, i batteri “registrano” in una sorta di archivio le sequenze del DNA dell’aggressore cosicchè se questi si ripresenta riescono a individuarlo e contrastarlo. Da quando è sorta l’idea di sfruttare questo astuto sistema per intervenire in punti specifici del DNA e operare correzioni mirate, si è prevalentemente usata la nucleasi Cas9. Negli ultimi tempi si è aggiunta anche Cas12 ma la particolarità di entrambe è che esse derivano da batteri patogeni per l’uomo: Cas9 da Streptococcus pyogenes e Cas12 da Clostridium aceticum. La particolarità di CasX è che essa deriva da un batterio non pericoloso per l’uomo, che si riscontra nell’ambiente naturale.
LA NOVITÀ DI CasX
Una prolungata ed approfondita analisi metagenomica del DNA microbico eseguita su campioni di acque sotterranee ha rivelato l’esistenza di una nuova proteina, la CasX appunto, in grado di tagliare il DNA.
CasX conserva un dominio che, da un punto di vista filogenetico, la rende in qualche modo “parente” di Cas9 e Cas12 ma in quanto a struttura e meccanismi molecolari CasX è diversa dai soliti enzimi: è più piccola (appena un migliaio di amminoacidi di lunghezza) rispetto alle “cugine” e questo gioca a suo favore perché per essere veicolata nei siti di taglio deve essere inserita nel capside di un vettore virale.
Il gruppo di lavoro della dott.ssa Doudna ha fatto ricorso a sofisticate tecniche di microscopia crio-elettronica (crio-EM) per studiare l’archietettura della nuova proteina e verificare le possibilità che questa possa divenire un nuovo elemento per far funzionare al meglio la piattaforma CRISPR-Cas. Insomma, CasX ha tutti i presupposti per essere la chiave di volta dell’evoluzione di CRISPR: è un’endonucelasi a guida di RNA in grado di generare una rottura sfalsata nel doppio filamento di DNA a livello di una sequenza complementare al frammento di 20 nucleotidi del suo RNA guida. I ricercatori l’hanno testata nel genoma di Escherichia Coli e su cellule umane: CasX funziona egregiamente in entrambi i casi. Riesce a tagliare il DNA in modo del tutto diverso da Cas9 e Cas12 ma la sua efficacia è inconfutabile.
L’editing genomico compie un ulteriore balzo avanti: dalla sua scoperta, il sistema CRISPR è stato oggetto di diverse modificazioni che lo hanno reso, di volta in volta, più efficace limitando i potenziali eventi avversi legati al suo utilizzo. Così dopo i bisturi di precisione messi a punto al CIBIO di Trento e la nuova nucleasi BhCas12b prodotta a partire dal Bacillus hisashii e ingegnerizzata dal dott. Feng Zhang, dell’MIT di Boston – un altro dei padri della tecnologia CRISPR – ecco che lo sviluppo di un nuovo ma essenziale componente della macchina molecolare contribuisce a rendere questa Ferrari della biotecnologia sempre più competitiva e affidabile.
