Dieci anni di editing genetico, e poi? Le nuove frontiere secondo Novelli

Ormai sono più di venti anni che abbiamo iniziato a leggere il Dna, ma soltanto da dieci anni riusciamo a riscriverlo grazie al genetic editing, una tecnica di terapia genica con la quale una specifica sequenza del Dna cellulare, definita “target”, viene modificata direttamente.

Questa tecnica che ha permesso alle scopritrici (Jennifer Doudna e Emmanuelle Charpentier) di ricevere il premio Nobel per la chimica nel 2020, è ormai utilizzata in tutto il mondo nella ricerca di base per scoprire il significato di molte “parole” del codice genetico di tutti gli organismi biologici e nella ricerca applicata per la diagnosi delle malattie, nella terapia genica, e nella zootecnia così nella bioenergia.

I vantaggi del gene targeting in protocolli di terapia genica sono diversi. La correzione del difetto genico avviene in modo specifico al locus genomico difettoso, quindi può essere applicato nella cura di tutte le malattie genetiche, indipendentemente dalle dimensioni del gene. La correzione è permanente, e permette di conservare l’integrità del gene, cioè mantiene invariate gli “interruttori” del gene stesso lasciando perciò inalterati i meccanismi di regolazione.

La tecnologia del gene editing nell’uomo è stata sperimentata con successo per il trattamento dell’anemia falciforme, della beta-talassemia, dell’amiloidosi da transtiretina (TTR) e per alcune malattie oculari congenite. Sono in corso studi sperimentali per curare malattie rare come la progeria, l’immunodeficienza grave, l’ipercolesterolemia familiare, e alcuni tumori.

Nell’agricoltura e nella zootecnica questa tecnica è ormai diventata necessaria e ha sostituito tutte le tecniche tradizionali di produzione e di allevamento. Nelle piante ad esempio, tutti i tradizionali metodi di ingegneria genetica delle colture che prevedevano mutagenesi casuale (ad esempio, con radiazioni) o transgenesi con Agrobacterium seguita da laboriosi incroci e screening per identificare una pianta con una nuova caratteristica di interesse, sono stati sostituiti dall’editing genico preciso e accurato. La strategia Crispr si è rivelata capace di introdurre caratteristiche nuove, come la resistenza agli erbicidi e aumentare la resa e la qualità del raccolto in una sola generazione.

Nella zootecnica, è utilizzata per generare maiali non in grado di attivare retrovirus endogeni, che potrebbero essere utilizzati con successo nei trapianti di organi di maiale nell’uomo. Qualche giorno fa, alcuni ricercatori giapponesi hanno inserito un gene di alligatore nel pesce gatto, non per creare un mostro, ma per rendere il pesce gatto più resistenti alle malattie. Gli alligatori infatti, hanno una particolare proteina, la catelicidina, che possiede proprietà antimicrobiche, e protegge quindi dalle infezioni. I pesci gatto, trattati sono risultati capaci di resistere alle infezioni e capaci di sopravvivere di più.  Questo ha un impatto non irrilevante, infatti, anche un piccolo aumento della resilienza potrebbe avere enormi conseguenze per l’allevamento ittico. Allo stato attuale, circa il 40% dei pesci allevati in tutto il mondo muore prima di poter essere raccolto. Non troveremo certo domani mattina ancora prodotti ottenuti da animali Crispr sugli scaffali dei supermercati, ma i tempi sono vicini. Nel 2021, il Giappone ha approvato la vendita di due pesci modificati con Crispr come l’orata rossa “rinforzata” e il pesce palla (Fugu) di maggior peso.

Certo, nei prossimi dieci anni ci aspettiamo ancora di più da questa straordinaria tecnica, ma dobbiamo affinare ancora il metodo di “scrittura”. Ad esempio sappiamo che l’epigenetica (il vestito che indossano i geni) può influenzare l’efficienza di scrittura, sappiamo da poco infatti che la metilazione delle caratteristiche della cromatina potrebbero portare a variazioni sostanziali nell’efficienza della “riscrittura” fino a 250 volte, favorendo talvolta “errori di scrittura” (definiti off-targets) che potrebbero ridurre l’efficienza della tecnica. Ma sono certo che questi aspetti saranno superati. Cosi come ritengo sicuro che l’applicazione clinica nell’uomo, che oggi è costosa fino a 2.000.000 di euro per paziente, perché richiede la modifica in vitro delle cellule e successivo di trapianto del midollo per le malattie ematologiche, possa essere superato da innovazioni biotecnologiche in grado di somministrare Crispr in vivo senza passaggi in vitro lunghi e costosi.