La malattia che flagella l’Africa potrebbe essere sconfitta alterando con un “gene drive” basato su CRISPR il rapporto numerico tra i sessi degli insetti vettori
Il nome di Andrea Crisanti è noto ai più per il caso studio di Vo’ Euganeo e per la strategia di sorveglianza attiva che sta aiutando il Veneto ad arginare l’epidemia di COVID-19. Ma il medico romano è anche il pioniere di una tecnologia di frontiera per il controllo della malaria: il "gene drive". L’idea, sviluppata con il suo gruppo di ricerca dell’Imperial College di Londra e pubblicata l’11 maggio su Nature Biotechnology, consiste nel modificare le zanzare che trasmettono il plasmodio della malaria, appartenenti alla specie Anopheles gambiae, in modo tale da far nascere solo gli esemplari del sesso che non punge. Non essendoci abbastanza femmine per sostenere la riproduzione, le popolazioni di insetti vettori collasserebbero e si fermerebbe la trasmissione della malattia.
Per ora si tratta di esperimenti condotti in laboratorio, in condizioni di massima sicurezza, in attesa di verificare l’impatto ecologico e l’efficienza della tecnologia in condizioni più realistiche. La posta in gioco, comunque, è altissima. Si pensi che nel 2018 sono stati contati 228 milioni di casi e 405.000 morti per malaria. Questa infezione trasmessa dalle zanzare, dunque, ha un impatto superiore a quello registrato finora per il nuovo coronavirus nel mondo, ma soprattutto miete le sue vittime ogni anno, condannando al sottosviluppo buona parte dell’Africa.
In assenza di un vaccino efficace, di fronte all’inadeguatezza delle misure convenzionali come insetticidi e zanzariere, e all’impossibilità di bonificare l’intero continente, un’avanguardia di ricercatori spera di poter vincere la partita a scacchi con il parassita della malaria ricorrendo all’estinzione programmata di Anopheles gambiae nei Paesi tropicali che, eventualmente, decideranno di ricorrere alla strategia genetica. Per riuscirci sarebbe necessario intervenire sui meccanismi molecolari chiave per la riproduzione di queste zanzare. Se le femmine non fossero fertili, oppure se nascessero solo maschi, avremmo fatto scacco matto alla malattia.
Sabotare geneticamente ogni singolo esemplare è impossibile, quello che serve dunque è una sorta di reazione genetica a catena, capace di diffondere la modificazione anti-malarica da un piccolo nucleo iniziale di individui modificati fino ad abbracciare tutta la popolazione di insetti bersaglio. Per raggiungere questo risultato è necessario ricorrere a degli elementi genetici che sono in grado di auto-propagarsi e vengono chiamati “gene drive”. Questi elementi, basati su una particolare applicazione della tecnologia CRISPR, funzionano come degli acceleratori per la diffusione dei geni di interesse, in questo caso geni dannosi per le zanzare A.gambiae e utili a noi. In condizioni normali, un gene ha il 50% di chance di essere trasmesso di genitore in figlio, come previsto dalle leggi di Mendel. Se viene guidato con un drive, però, le sue probabilità di trasmissione arrivano a sfiorare il 100%. È così che nel giro di qualche generazione un gene programmato per danneggiare la specie più nociva del mondo potrebbe diffondersi con un effetto domino in tutta la popolazione, fino a farla sparire.
Due anni fa, sempre su Nature Biotechnology, e sempre con il sostegno della Bill & Melinda Gates Foundation, il gruppo di Crisanti ha trovato il modo di centrare l’obiettivo utilizzando il gene doublesex - gene che determina la forma maschile o femminile delle zanzare - come interruttore genetico per ottenere maschi fertili e femmine sterili. Adesso ha perfezionato la strategia, mettendo a punto i primi "sex-distorter drive” efficaci. In pratica, il cromosoma X viene distrutto durante la produzione dello sperma, grazie a un enzima che taglia il DNA. Poiché lo sviluppo di una femmina richiede due cromosomi X, l’intervento porta alla nascita di una quota preponderante di maschi, che non pungono e non trovano femmine con cui accoppiarsi.
Nel laboratorio dell’Imperial College è bastato modificare in questo modo il 2,5% della popolazione sperimentale di zanzare per farla collassare nel giro di 10-14 generazioni (che corrispondono a circa 7-10 mesi). Ora Crisanti e colleghi sperano di replicare il successo in condizioni più realistiche, con uno studio che si svolgerà al Polo d’Innovazione di Genomica, Genetica e Biologia (Polo GGB) di Terni, all’interno di grandi gabbie climatizzate che riproducono le variazioni ambientali tipiche delle regioni tropicali. Al momento, secondo quanto scrivono su Nature Biotechnology, i loro nuovi drive mostrano performance “superiori a quelle degli altri gene drive, combinando efficacia, gestione della resistenza e robustezza” e appaiono i candidati ottimali per un intervento genetico vincente contro la malaria.
