Editing genetico programmabile: la ricerca dell'editing genetico ad alta precisione

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  Preveggenza quantistica
• Dicembre 19, 2022

Riepilogo approfondimenti

L'editing genetico ha portato a scoperte entusiasmanti nel campo delle terapie genetiche, come la possibilità di "riparare" cellule cancerose e mutate. Tuttavia, gli scienziati stanno esplorando modi migliori per colpire le cellule in modo più accurato attraverso processi di editing genetico naturali. Le implicazioni a lungo termine dell’editing genetico programmabile potrebbero includere maggiori finanziamenti per la ricerca genetica e strumenti migliori per la medicina personalizzata.

Contesto di editing genetico programmabile

L'editing del genoma è una tecnica potente che consente agli scienziati di apportare modifiche mirate al codice genetico di un organismo. Questo metodo può essere ottenuto in diversi modi, inclusa l'introduzione di rotture o mutazioni del DNA attraverso l'uso di nucleasi specifiche della sequenza (SSN).

Inducendo rotture a doppio filamento (DSB) all'interno di un genoma, gli scienziati possono utilizzare SSN programmati per colpire siti specifici. Questi DSB vengono quindi riparati dai meccanismi del DNA cellulare, come l'unione delle estremità non omologhe (NHEJ) e la riparazione diretta dall'omologia (HDR). Mentre NHEJ in genere si traduce in inserimenti o delezioni imprecisi che possono interrompere la funzione genica, l'HDR può introdurre cambiamenti precisi e mutazioni genetiche potenzialmente corrette.

Lo strumento di editing genetico CRISPR è il più ampiamente utilizzato in questo campo, coinvolgendo una guida (gRNA) e l'enzima Cas9 per "tagliare" i filamenti problematici. Ci sono molti potenziali vantaggi nell'utilizzo di questa tecnica, incluso il trattamento di malattie come il cancro e l'HIV (virus dell'immunodeficienza umana) e lo sviluppo di nuove terapie per altri disturbi. Tuttavia, sono associati anche rischi, come la possibilità che modifiche specifiche possano introdurre mutazioni dannose nel DNA di un organismo. 

Secondo uno studio pubblicato sulla rivista Trends in Plant Science, nel 2021 esistevano già 30 piattaforme software basate sul web progettate per programmare il gRNA. Questi programmi hanno diversi livelli di complessità e alcuni consentono agli scienziati di caricare un'ampia gamma di sequenze. Inoltre, alcuni strumenti possono determinare mutazioni fuori bersaglio.

Impatto dirompente

Nel 2021, gli scienziati del Massachusetts Institute of Technology (MIT) e dell'Università di Harvard hanno scoperto una nuova classe di sistemi programmabili di modifica del DNA chiamati OMEGA (Obligate Mobile Element Guided Activity) che non utilizza la tecnologia CRISPR. Questi sistemi possono mescolare naturalmente piccoli frammenti di DNA attraverso i genomi batterici. Questa scoperta apre un’area unica della biologia che può elevare la tecnologia di modifica del genoma da un rischio calcolato a un processo più prevedibile.

Questi enzimi sono piccoli, il che li rende più facili da fornire alle cellule rispetto agli enzimi più voluminosi e possono essere rapidamente adattati per usi diversi. Ad esempio, gli enzimi CRISPR utilizzano il gRNA per colpire e distruggere gli invasori virali. Tuttavia, generando artificialmente le sequenze gRNA, i biologi possono ora dirigere la guida dell’enzima Cas9 verso qualsiasi bersaglio desiderato. La facilità con cui questi enzimi possono essere programmati li rende un potente strumento per modificare il DNA e suggerisce che i ricercatori potrebbero usarli nello sviluppo di terapie di editing genetico. 

Un'altra promettente direzione di ricerca nell'editing genetico programmabile è il twin prime editing, uno strumento basato su CRISPR sviluppato dagli scienziati di Harvard nel 2022. La nuova tecnica consente di manipolare grandi porzioni di DNA di dimensioni geniche nelle cellule umane senza tagliare la doppia elica del DNA. Apportare modifiche più ampie di quanto fosse possibile in precedenza potrebbe consentire agli scienziati di studiare e curare le malattie genetiche derivanti dalla perdita della funzione genica o da complesse mutazioni strutturali, come l'emofilia o la sindrome di Hunter.

Implicazioni dell'editing genetico programmabile

Implicazioni più ampie dell'editing genetico programmabile possono includere: 

• Maggiori finanziamenti nella ricerca sull'editing genetico con l'obiettivo di diversificare le tecniche utilizzate per scoprire metodi di cura più accurati e più sicuri.
• Il progresso della medicina personalizzata attraverso terapie genetiche e patologiche mirate.
• Aziende biotecnologiche che sviluppano software migliori per l'automazione e la precisione dell'editing genetico.
• Alcuni governi aumentano i finanziamenti e la ricerca nell'editing genetico implementando vari test pilota nelle terapie contro il cancro.
• Aspettative di vita più lunghe per le persone nate con mutazioni genetiche.
• Nuovi strumenti genetici riproposti per affrontare malattie e mutazioni dannose negli animali e nelle specie vegetali.

Domande da considerare

• In quale altro modo pensi che l'editing genetico programmabile possa rivoluzionare l'assistenza sanitaria?
• Cosa possono fare i governi per garantire che queste terapie siano accessibili a tutti?