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01/02/2019

Editing genetico, la rivoluzione di Crispr

By: Anna Romano

Tra entusiasmo per la novità e allarmismo per i suoi difetti, il punto scientifico su questa nuova tecnologia

Quando si parla di editing del genoma l’attenzione è sempre alta. La tecnologia CRISPR suscita infatti molte speranze da quando, nel 2012, è stata messa a punto (e, incidentalmente, ha scatenato una lunga battaglia sul brevetto: solo a settembre 2018 la US Court of Appeals for the Federal Circuit ne ha assegnato la proprietà intellettuale al Broad Institute del MIT). Le potenzialità di questo sistema taglia-e-cuci genetico in vari ambiti – dall’agricoltura a forme più avanzate di terapia genica – ha fatto parlare di una vera e propria rivoluzione, come racconta la giornalista Anna Meldolesi nel suo libro “E l’uomo creò l’uomo”.

Come sempre, però, le speranze si mescolano alle preoccupazioni per usi scorretti dei nuovi metodi. Ultimo in ordine di tempo l’allarme lanciato dalla comunità scientifica a fine 2018 a causa dell’annuncio del biologo He Jiankui della Southern University of Science and Technology di Shenzhen, di aver fatto nascere due gemelle i cui embrioni sarebbero stati modificati proprio con questa tecnica per silenziare il gene CCR5, che codifica per una proteina che permette al virus HIV di entrare nelle cellule e infettarle.

Un primo aspetto inquietante della notizia è la mancanza di conferme alle affermazioni di Jiankui, perché il suo lavoro non è stato sottoposto a peer review (la nascita delle bambine è stata data prima dal MIT Technology Review, basandosi sui documenti relativi allo studio clinico, e poi dallo stesso Jiankui in un video su YouTube e in un’intervista all’Associated Press). Solo la sua parola, secondo un sistema che di scientifico ha poco, assicura la buona riuscita dello studio e la salute delle neonate. Un secondo aspetto problematico è dato dall’utilizzo di una tecnica della quale sappiamo ancora poco sulle conseguenze a lungo termine: come scrive il corrispondente per l’Asia di Science, la manipolazione genetica a livello embrionale potrebbe ad esempio determinare un cambiamento permanente nella linea germinale, e dunque trasmettersi ai discendenti. E infine, vi sono le enormi implicazioni etiche del lavoro del ricercatore cinese, che rimanda ai peggiori scenari di eugenetica (in un articolo del Washington Post, la giornalista Eileen Hunt Botting richiama il film fantascientifico “Gattaca”). Se vero, il lavoro di Jiankui è tanto più grave perché non essenziale: la tecnologia di modificazione genetica non è affatto necessaria per evitare che un genitore trasmetta l’HIV ai figli. Ma, come fa notare Pietro Greco in un articolo su Strisciarossa, la vicenda di Jiankui potrebbe aver avuto un merito, quello di evidenziare la necessità di norme internazionale che regolino l’uso di CRISPR/Cas9.

L’annuncio di Jiankui è stato ampiamente condannato sia dalla comunità scientifica sia dalle istituzioni; lo scienziato è stato il primo a subire le conseguenze di quanto afferma di aver fatto. Le autorità cinesi hanno sospeso tutte le sue ricerche a pochi giorni dal suo annuncio e, secondo quanto riportato dal New York Times, sarebbe rimasto chiuso nel suo appartamento all’università sotto sorveglianza. All’inizio di gennaio un articolo sul Telegraph afferma che lo scienziato potrebbe rischiare addirittura la condanna a morte per aver violato le linee guida e le norme etiche cinesi.

Il caso di He Jiankui è sicuramente quello che ha avuto maggior risonanza nei media e nella comunità scientifica; tuttavia, non è il primo a suscitare dubbi sull’utilizzo della tecnica CRISPR/Cas9. Negli ultimi anni, man mano che la ricerca e le sperimentazioni al riguardo progredivano, hanno cominciato a uscire articoli, pubblicati sulle migliori riviste scientifiche, che ne segnalavano elementi cui prestare attenzione: può inibire l’attività della proteina p53 (il “guardiano del genoma” che funziona da soppressore tumorale), può agire anche al di fuori del suo bersaglio e, come riporta un articolo di Nature Biotechnology che ha suscitato molto allarme, può indurre aberrazioni genomiche anche in siti distanti dal luogo di taglio.

Sebbene tutto ciò renda ancora più grave la sperimentazione di Jiankui, se vera, questi dati non dovrebbero stupirci. Questo per due ragioni. La prima è che così funziona la ricerca biomedica: anche la migliore delle tecnologie ha dei difetti, e la ricerca, la sperimentazione fino al trial clinico, hanno proprio lo scopo di scoprirli e correggerli.

La seconda ragione è che, per quanto spesso riportati in tono allarmistico, gli studi sui limiti di CRISPR/Cas9 erano attesi dal mondo scientifico. «La comparsa di aberrazioni genomiche oltre il punto di taglio di CRISPR/Cas9 era già stata osservata, sebbene nell’articolo più recente siano riportate in punti più distanti che in precedenza», spiega Anna Cereseto, ricercatrice all’Università di Trento e autrice di due studi su Cas9, di cui è riuscita a sviluppare una variante estremamente precisa, evoCas9, in grado di evitare i tagli fuori bersaglio (off-target), utilizzando un sistema di screening in lievito. «Cautela, comunque: innanzitutto perché lo studio è stato condotto su un unico allele, quindi in una condizione un po’ artificiale, e la verifica condotta sul locus biallelico è molto blanda. Dal punto di vista tecnico, quindi, si tratta di un lavoro ancora limitato, e non permette di affermare che lo stesso possa avvenire in qualsiasi altro punto del genoma».

È importante anche notare che la tecnologia CRISPR si evolve continuamente. «Si potrebbe parlare di CRISPR 2.0: vi sono tecnologie, ad esempio, che non prevedono il taglio. Si tratta dei base editors, nei quali Cas9 non genera il taglio, ma è unita a una deaminasi che elimina un gruppo amminico al nucleotide trasformandolo da citosina a timina», spiega Cereseto. Insomma, non basta parlare dei rischi di CRISPR, perché ormai ne esistono diverse varianti (che agiscono su DNA oppure RNA, che tagliano o meno…) che non permettono di generalizzare un timore. A ciò si aggiungono i lavori condotti per capire meglio come avvenga la riparazione dopo il taglio da parte della cellula, così da riuscire a modulare i fattori che potrebbero generare danni a distanza.

La tecnologia di CRISPR trova infinite applicazioni nei laboratori di ricerca, dove ha sostituito tecnologie molto più lente e complicate. Ad esempio, un articolo apparso ad agosto su Science descrive come l’utilizzo di CRISPR possa permettere di seguire lo sviluppo di un organismo complesso, quale il topo, dalla singola cellula uovo fecondata all’embrione con milioni di cellule. Un risultato difficilmente raggiungibile con tecniche classiche, che non permettono di seguire la cellula attraverso un così gran numero di divisioni.

Sono comunque le sperimentazioni sull’uomo a destare maggior preoccupazione quando sono pubblicati nuovi studi sui limiti e i rischi della tecnica. Al di là del lavoro, controverso e illegale, di He Jiankui, CRISPR è ormai inserita anche in trial clinici. Tuttavia, è bene tener presente che nella maggior parte dei casi la tecnica è applicata ex vivo, ossia prelevando le cellule dei pazienti prima di reimpiantarle. Ciò significa anche che le cellule possono essere analizzate e controllate per verificare la presenza di alterazioni indesiderate. Ad aprile 2018, ad esempio, è stata data l’approvazione in Europa per un trial, basato su CRISPR, per il trattamento della β-talassemia: l’idea è di estrarre le cellule staminali ematopoietiche dei pazienti e modificarle in modo che producano emoglobina fetale, per poi reintrodurle nei pazienti.

CRISPR ha anche ricevuto l’approvazione dell’FDA statunitense per la ricerca contro il cancro, e ad agosto è iniziato all’Università della Pennsylvania un trial di fase uno che ha lo scopo di modificare, tramite CRISPR, le cellule T del sistema immunitario in modo da permettere loro di riconoscere e attaccare le cellule tumorali.

In sostanza, l’attenzione è dovuta come per qualsiasi altra nuova tecnologia, perché entusiasmo per la novità e allarmismo per i suoi difetti fanno forse parte del gioco mediatico, ma devono essere considerati con rigore scientifico. «CRISPR è una tecnologia potente, semplice, flessibile ed efficiente, che offre la possibilità di modificare il DNA in un modo che prima non era possibile; scavare e comprenderne i limiti permette di capire dove lavorare per migliorarla», conclude Cereseto. Anzi, è proprio la possibilità di correggerne i punti deboli che rende una tecnologia buona, perché nulla, tantomeno nella scienza, funziona perfettamente al primo colpo.

Articolo in collaborazione con Scienza in rete