L’innovativa tecnica di modifica genetica può essere utilizzata per attivare materiali intelligenti in grado di somministrare farmaci ed effettuare diagnosi.
Semplice, economica e precisa, certo. Ma soprattutto versatile come nessun’altra tecnica di modificazione genetica concepita finora. La vocazione con cui è nata CRISPR è correggere i difetti genetici come se fossero dei refusi presenti nel DNA. Ma i ricercatori continuano a escogitare applicazioni innovative per le sue forbici molecolari, che sono riprogrammabili, accessoriabili, personalizzabili per ogni genere di esperimenti. L’ultima trovata sono gli idrogel intelligenti, capaci di cambiare forma a comando con un colpo di CRISPR. Questi biomateriali reattivi, presentati il 23 agosto su Science, potrebbero trovare molte applicazioni, in medicina e non solo, perché rispondono in modo tempestivo e specifico agli stimoli presenti nell’ambiente.
Com’è noto la tecnica CRISPR si basa su un enzima di origine batterica che è in grado di tagliare il DNA. Fornendo all’enzima una molecola guida di RNA è possibile indirizzarlo verso la sequenza bersaglio prescelta. La variante più usata si chiama Cas9, ma James Collins e i suoi colleghi del MIT e di Harvard ne hanno impiegata una leggermente diversa detta Cas12a. La vera novità, però, consiste nello sfruttare questo sistema per indurre cambiamenti strutturali in una varietà di strutture polimeriche contenenti DNA. Gli autori dello studio, ad esempio, hanno creato un gel di glicole polietilenico usando dei filamenti di DNA per ancorare delle biomolecole. Ebbene, è sufficiente che CRISPR trovi la sua sequenza bersaglio (l’innesco) perché inizi a recidere gli ancoraggi di DNA liberando il loro carico. Questo sistema, dunque, potrebbe essere adattato per somministrare farmaci e fattori di crescita ai pazienti.
In alternativa, lo stesso gruppo ha creato un gel di acrilammide in cui il DNA riveste un ruolo strutturale anziché di semplice ancoraggio. In questo modo CRISPR può innescare la dissoluzione dell’intera struttura rilasciando carichi più ingombranti come cellule e nanoparticelle. Collins e compagni hanno lavorato anche con un gel che è un buon conduttore elettrico, il nero di carbonio, utilizzandolo per chiudere un circuito. Immaginate di scegliere come innesco per CRISPR delle sequenze virali. Qualora il virus sia presente in un campione di sangue che intendiamo analizzare, il gel si separerà dall’elettrodo e il flusso di corrente verrà interrotto. Ecco qui, dunque, un congegno diagnostico di nuova concezione. Nel caso in cui il gel funzioni come un canale per il passaggio di fluidi, inoltre, attivare CRISPR equivarrà a chiudere la valvola di questo sensore microfluidico, che potrà essere connesso a un chip con trasmissione wireless dei dati.
Immaginare altre applicazioni di routine o di frontiera non è difficile: dagli esami forensi al monitoraggio ambientale, dagli organi artificiali a un editing genomico di prossima generazione a controllo spazio-temporale. Come ha dichiarato Collins a Nature, CRISPR ha già conquistato la biologia e le biotecnologie, ma le incursioni nel campo dei nuovi materiali sono appena cominciate.
