Che cos'è CRISPR, il nuovo rivoluzionario sistema di modificazione genetica

Cani pompati, zanzare senza malaria, e fibrosi cistica: che cos'è CRISPR, il nuovo rivoluzionario sistema di modificazione genetica.

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09 dicembre 2015, 2:13pm

Solitamente i ricercatori storcono il naso quando si cerca di riassumere le loro invenzioni in un titolo altisonante che possa accattivare anche un pubblico di lettori meno esperti. Ma nella biologia molecolare c'è un'eccezione, per la quale il grado superlativo non sembra affatto un'esagerazione: "abbiamo infranto le leggi dell'evoluzione," "proteggete la società dalle nostre invenzioni", lo dichiarano gli stessi scienziati.

Il discorso riguarda una tecnica profondamente pionieristica, potente e versatile, da cui persino i comitati scientifici internazionali mettono in guardia, perché potrebbe distruggere la vita per come la conosciamo nel giro di pochi anni. Si chiama CRISPR/Cas9 ed è un sistema che permette, a un prezzo più che abbordabile, di modificare il genoma di qualsiasi essere vivente, dal grano alle giraffe, con conseguenze ancora da chiarire. La ricerca sulle "forbici molecolari" è da sempre bersagliata. Proprio per questo la discussione su CRISPR/Cas9 è così attuale e avvincente: pone sul tavolo una questione etica fondamentale per i nostri tempi—paragonabile a quella scatenata dalla clonazione e dalla fecondazione in vitro.

CRISPR permetterebbe di curare la fibrosi cistica, forse di riportare in vita i Mammuth e anche di creare uomini superintelligenti.

Ma di cosa si tratta di preciso? Fin dal 2012 gli scienziati possono, grazie alla tecnologia enzimatica di modificazione genetica conosciuta come CRISPR/Cas9, accorciare, allungare o distruggere intere sequenze di DNA di un organismo. I ricercatori imparano in tal modo come funzionano i geni e come possono riparare i difetti genetici. Lavori per i quali prima servivano anni, ora possono essere sbrigati in poche settimane. E sulla carta non esistono limiti. Questo è il lato tanto divertente quanto pericoloso.

Quindi il pericolo è quello di perdere il controllo sulle mutazioni genetiche. Molti paesi non hanno delle leggi specifiche contro la manipolazione del patrimonio genetico umano. Così le creature da laboratorio del futuro, in teoria, potranno trasmettere il loro patrimonio genetico alle future generazioni. L'ostacolo più grande è la questione etica. Per quanto riguarda gli animali, invece, i ricercatori sono meno schizzinosi.

Il DNA dei maiali è stato manipolato in maniera massiccia tramite CRISPR (62 geni), allo scopo di renderli dei perfetti donatori di organi per gli uomini. Solo un paio di altri esempi, per capire come la tecnica sia progredita: il 19 ottobre, un team di ricercatori cinesi ha cancellato un gene chiamato miostatina in un beagle—e ne ha+ ricavato un cane con una massa muscolare raddoppiata, che ora dovrebbe prestare servizio come una specie di cane poliziotto pompato. Le prime scimmie geneticamente modificate sono arrivate poco dopo. Il 5 novembre la startup di biotecnologie Editas (nella quale ha investito, tra gli altri, Google) ha annunciato di voler testare questa tecnologia anche sull'uomo entro il 2017 per il trattamento di una rara forma di cecità. Ecco che i bambini geneticamente modificati sono a un passo dal diventare realtà, si infiammano i critici.

Il beagle cinese ha subito un'evidente mutazione genetica. Immagine: Nature

Ma restiamo sul piano teorico: con CRISPR è possibile trasmettere caratteristiche ereditarie molto facilmente, come ad esempio un'intelligenza superiore alla media, con un semplice copia e incolla. Così facendo, non c'è il rischio di mettere in atto un movimento evolutivo in qualche modo disastroso e incontrollabile? La risposta è: non ne abbiamo la minima idea.

Il comitato bioetico internazionale dell'UNESCO (IBC) ha trovato la tecnologia abbastanza scottante da riunirsi in una seduta straordinaria. Il gruppo, formato da scienziati, avvocati, filosofi e membri di governo, si è riunito agli inizi di ottobre per discutere sulla possibilità di modificare il materiale genetico umano e quindi la specie—e sul fatto che tutto ciò potrebbe sfociare nell'eugenetica nella misura in cui, per esempio, si dovesse porre in essere una popolazione superintelligente in grado di governare il mondo.

Indubbiamente, scrive il comitato in un comunicato, la terapia genetica rappresenta una "rottura nella storia della medicina" e "certamente una delle sfide più promettenti nella scienza, da sempre." Il grande MA è che le tecnologie come CRISPR "preoccupano in maniera particolare, nella misura in cui il lavoro sul genoma umano (...) agisce a livello ereditario su caratteristiche che possono essere trasmesse alle generazioni future."

Suona raccapricciante? Lo è. Ed è per questo che il comitato etico ha portato avanti una moratoria per CRISPR: "gli interventi sul genoma umano sono permessi soltanto a scopo preventivo, diagnostico o trapeutico." In poche parole: giù le mani. Nel mondo esiste un solo studio di elaborazione del materiale genetico di un embrione umano, che è stato portato avanti da un team di ricercatori cinesi e che, per motivi etici, non è sfociato in una gravidanza. Nonostante ciò, la reazione della stampa è stata fortemente negativa e ciò dimostra che la manipolazione genetica sull'uomo si trova ancora a cavallo di un confine invalicabile.

CRISPR, con la sua semplicità d'uso, si avvicina in modo folle a un vero e proprio hack biologico; persino su Kickstarter sono già in vendita dei kit CRISPR per modificare batteri direttamente a casa propria alla modica cifra di 150 euro.

Il procedimento è stato sviluppato dalle due biologhe Jennifer Doudna ed Emmanuelle Charpentier—quest'ultima è stata nominata direttrice del Max-Planck-Institut per la Biologia Infettiva di Berlino quest'anno. Da quel momento sono seriamente candidate a vincere il Nobel. Certo, al momento è ancora troppo presto: le conseguenze incontrollate di questa tecnologia rivoluzionaria sono tutte da capire e la prassi di ricerca non è regolamentata. Le stesse scienziate hanno pregato tutti di andarci piano e di attenersi agli standard etici, prima di mettere a repentaglio il patrimonio genetico umano.

Doudna e Charpentier, che hanno inventato il sistema CRISPR/Cas9, sono candidate certe al Nobel. Immagine: imago

Nel dibattito pubblico legato a questa tecnologia, però, c'è anche una grossa componente di isterismo. L'estate scorsa, con l'hashtag #crisprfacts, gli scienziati si sono divertiti a formulare previsioni apocalittiche sui presunti superpoteri di CRISPR, che su twitter è diventato una specie di Chuck Norris enzimatico: „CRISPR è il Grindr delle cellule", scrive uno, "le lacrime di CRISPR sono una cura per il cancro—peccato che CRISPR non abbia ancora pianto..." gli fa eco un altro.

Qualsiasi dibattito, che sia informato o sterile, è positivo per le nuove tecnologie che pretendono cambiare la nostra società e la ricerca in maniera consistente. Il vero messaggio di chi conoscono il potenziale di CRISPR è: il nostro ecosistema non crolla su se stesso se un paio di ricercatori fanno degli esperimenti sulle zanzare—al contrario, questi team lavorano alacremente per capire i potenziali effetti delle mutazioni.

I ricercatori, comunque, promettono impieghi interdisciplinari di importanza enorme: secondo loro, CRISPR può non solo curare ma anche eliminare del tutto malattie come l'anemia drepanocitica, la fibrosi cistica e molti tipi di cancro. CRISPR funziona con le cellule staminali o con gli ovuli fecondati, e i ricercatori possono addirittura agire su più geni allo stesso tempo. Ciò promette applicazioni nella ricerca di base, nello sviluppo di nuovi farmaci, nell'agricoltura (DuPont ha già investito in un nuovo mais OGM) e forse anche molto presto nella cura di malattie da immunodeficienza come l'AIDS e persino nella clonazione del mammuth lanoso. In questo video viene spiegato come funziona di preciso la tecnologia CRISPR/Cas9-System:

Molti biologi molecolari non si preoccupano tanto del dibattito ma si concentrano più che altro sulle possibili applicazioni pratiche: cosa significherebbe, ad esempio, agire sul DNA delle zanzare della malaria facendole nascere tutte di sesso maschile?

Si tratta soltanto di un esempio, che di fatto sembra appetibile, visto che la malaria uccide milioni di persone, in particolare tra le fasce più povere. Ogni 60 secondi muore un bambino—per lo più nell'emisfero australe—a causa di malattie tropicali trasmesse dalle punture d'insetto. E le misure preventive, da sole (zanzariere, rimedi vari, unguenti...), costano all'economia mondiale miliardi di euro all'anno.

Gli scienziati hanno iniziato soltanto qualche giorno fa a modificare in DNA delle zanzare, affinché non siano più portatrici del virus della malaria e si riproducano il più velocemente possibile—una svolta rivoluzionaria, chiamata „gene drive". Nonostante ciò, gli scienziati sono sempre titubanti a liberare in natura questi mutanti (perché i nuovi insetti senza malaria hanno gli occhi rossi e brillanti come in un b-movie—scherzi della natura).

Negli organismi „gene drive" si impone sempre la componente artificiale, come spiega il ricercatore George Church: "è sufficiente modificare anche una sola zanzara con CRISPR, perché questa si riproduca ed elimini il gene indesiderato in tutta la sua prole. Le zanzare fanno centinaia di figli alla volta, che a loro volta non trasmettono l'agente patogeno. Questo cambiamento coinvolgerebbe molto velocemente l'intera popolazione di zanzare."

La paura è legata alla questione: cosa accadrà quando i cosiddetti "gene drive" verranno estesi all'intera popolazione di piante e animali? Più un organismo si riproduce velocemente, più velocemente si modifica il suo materiale genetico.

George Church, luminare di genetica, spiega CRISPR/Cas9 con un modello in un TED Talk. Immagine: Wikimedia Commons | CC BY-SA 2.0

Molti famosi genetisti hanno pubblicato, già nel luglio 2014, un pezzo allarmista su Science dal titolo: "Proteggete la società dalle nostre scoperte!" Il messaggio è che prima che la situazione ci sfugga di mano, è necessario regolamentarla, perché potrebbe scatenare il "caos ecologico".

Negli anni Settanta gli scienziati si sono sottoposti volontariamente a una moratoria sul loro lavoro di modifica del DNA. Nei giorni scorsi, a Washington D.C., si è tenuto un importante vertice di tre giorni sull'incredibile potenziale di CRISPR nella manipolazione del genoma umano. C'è la possibilità che il risultato sia un giro di vite sulle ricerche—non tutte le tecnologie devono essere per forza utilizzate immediatamente.

In ogni caso, è giunta l'ora di estendere questa discussione oltre gli scienziati. Affinché ognuno possa farsi un'opinione a proposito, al di là degli isterismi. Dopo tutto, è pur sempre una scoperta che riguarda il concetto stesso di vita per come la conosciamo.