La sfida etica sarà garantire a tutti l’accesso ai nuovi trattamenti, la sfida tecnica trovare sistemi più efficienti di delivery per portare CRISPR dentro le cellule
Il Nobel per l’invenzione di CRISPR ha generato grande entusiasmo. Merito della tecnica premiata, che sta trasformando la pratica e anche l’immagine dell’ingegneria genetica. E merito delle sue inventrici, che sono diventate un modello di collaborazione, rigore, creatività e capacità di sfondare il tetto di cristallo. Tra tutti i pionieri di CRISPR, Jennifer Doudna è colei che più si è spesa per avviare dentro e fuori dalla comunità scientifica un dibattito sull’innovazione responsabile nel campo dell’editing, riunendo gruppi di lavoro e scrivendo anche per i non-specialisti. Seguendo il suo esempio, intorno a CRISPR è cresciuta una comunità di ricercatori che s’impegna per discutere pubblicamente, tessendo la tela di scienza e democrazia.
C’era attesa dunque per le prime uscite pubbliche della biologa statunitense all’indomani del Nobel. L’occasione è arrivata con il World CRISPR Day, una giornata di seminari online sui progressi in corso nel mondo dell’editing. “CRISPR permette a chiunque abbia delle competenze di biologia molecolare di manipolare genomi e questo rappresenta sia una opportunità straordinaria che un’incredibile responsabilità. Negli ultimi anni mi sono concentrata su entrambi gli aspetti”, ha esordito Doudna. Il primo punto su cui ha voluto soffermarsi è l’importanza della ricerca di base. CRISPR infatti nasce dal desiderio di approfondire una questione apparentemente marginale: come funziona l’immunità naturale dei batteri. Studiando questi meccanismi Doudna e l’altra scienziata premiata con il Nobel, Emmanuelle Charpentier, hanno capito che in natura la proteina batterica Cas9 ha bisogno di due molecole di RNA per funzionare come un bisturi genetico e combattere le infezioni virali. Combinando in laboratorio queste due molecole in un solo RNA-guida, il sistema CRISPR è diventato lo strumento biotech robusto, semplice e maneggevole che conosciamo. “Questo è stato il momento proverbiale in cui abbiamo realizzato che un progetto mosso dalla curiosità stava diventando qualcosa di profondamente differente, un’idea per una tecnologia per indurre tagli mirati in tutti i tipi di cellule e di organismi, sfruttare i meccanismi di riparazione cellulare e introdurre correzioni specifiche nel DNA”. Doudna attribuisce il merito della svolta a due giovani ricercatori coinvolti nel progetto: Martin Jinek e Krzysztof Chylinski. “In questo modo CRISPR è diventata la piattaforma più diffusa per manipolare i genomi, non solo per ingegnerizzare cambiamenti desiderati in una sequenza ma anche per controllarne la trascrizione o visualizzarla con l’imaging”. Dove ci porterà tutto questo?
Innanzitutto a progressi sul fronte diagnostico. CRISPR ha la capacità di rilevare la presenza di sequenze di DNA o RNA tagliando una molecola “reporter” dotata di fluorescenza. Per diagnosticare la presenza di virus a RNA come Sars-Cov2 si possono usare le forbici molecolari degli enzimi della famiglia Cas13, al posto della classica Cas9. Per il DNA si può usare la famiglia Cas12. Diversi gruppi, tra cui quello di Doudna, stanno lavorando per perfezionare l’idea, sviluppando dei test più rapidi e semplici da usare in confronto ai classici tamponi molecolari che richiedono l’amplificazione con la PCR e dunque possono essere effettuati solo in laboratori specializzati. “La possibilità di fornire delle alternative alla PCR per il coronavirus e per le sfide virali del futuro è eccitante”, dice la scienziata. Non siamo ancora pronti, invece, per utilizzare CRISPR a scopo terapeutico come antivirale durante questa pandemia.
Il potenziale per le malattie genetiche, però, inizia a concretizzarsi. “Pochi anni fa sarebbe sembrata fantascienza, oggi siamo arrivati al punto di poter correggere le mutazioni che causano malattie come l’anemia falciforme”, ha detto Doudna entusiasmandosi per l’ottimo risultato della sperimentazione in corso, con l’annuncio della prima paziente curata negli Usa. Il suo nome - Victoria Gray - è risuonato più volte durante il Wold CRISPR Day. “Questo traguardo è emozionante ma porta con sé una sfida straordinaria in termini di accesso, ovvero far sì che questa tecnologia sia disponibile in tutto il mondo per chiunque ne abbia bisogno. All’Innovative Genomics Institute ci stiamo impegnando intensamente a questo scopo”. Gli avanzamenti tecnici possono essere fondamentali per contenere i costi dei trattamenti e renderne più semplice l’applicazione su scala globale, in particolare Doudna individua il “delivery” come uno degli aspetti chiave (leggi qui e qui). “Questa è un’area in cui serve innovazione. Abbiamo bisogno di persone brillanti che pensino in modo creativo a come veicolare le molecole necessarie dentro a specifici tipi di cellule. Sono fiduciosa che ci riusciremo”.
Le terapie cellulari richiedono di prelevare le cellule, manipolarle e poi reintrodurle. Ma Doudna immagina un giorno in cui la correzione genetica avverrà in situ, direttamente nel corpo del paziente. “Pensate all’anemia falciforme, se invece di trapiantare il midollo in ogni paziente avessimo un sistema per veicolare CRISPR nelle cellule staminali giuste in vivo, in modo sicuro ed efficace. Sarebbe un salto di qualità determinante. Ecco perché dovrà essere accessibile a tutti”. Le parole d’ordine sono equità, sicurezza, efficacia, uso responsabile in ambito clinico. “Vogliamo che CRISPR sia usata eticamente”, sottolinea Doudna, ricordando il recente rapporto sull’editing ereditabile delle Accademie nazionali della scienza e della medicina degli Stati Uniti e l’importanza di linee guida internazionali.
L’anemia falciforme è causata da una singola mutazione, ma cosa può fare CRISPR per le malattie multigeniche? Per cominciare può svelare la genetica delle patologie complesse, chiarendo come i geni coinvolti interagiscono tra loro in modi che sono difficili da prevedere. “C’è un gran lavoro da fare, ma avere questa tecnologia che consente la manipolazione di specifici geni è fondamentale per rispondere a queste domande”. Non siamo ancora in grado di correggere in sicurezza un intero set di geni nei pazienti, ma la scienziata è ottimista. “Ho visto dati sperimentali straordinari, soprattutto nelle piante, dove una collezione di geni può essere manipolata simultaneamente per ottenere uno scopo desiderato. Serviranno impegno e intelligenza, ma penso che ci arriveremo”.
Ai giovani ricercatori che si affacciano ora su questa frontiera dice: “Voi siete il futuro, ci sono moltissime cose da fare, è un momento straordinario per le scienze biologiche. La mia speranza è che possiate trovare in CRISPR un formidabile strumento per affrontare questioni che prima non potevano ricevere risposta. La scienza è fare domande, cercare risposte e sviluppare i nuovi strumenti che consentiranno di porre le domande del futuro”.
