(mediche, alimentari, e non solo)
Emmanuelle Charpentier e Jennifer A. Doudna nel 2012 hanno messo a punto un sistema in grado di rivoluzionare le tecniche di manipolazione genica che nel 2020 le ha portate a vincere il Nobel per chimica. Le applicazioni sono diverse: in campo biomedico umano potrebbe essere utilizzato per curare tumori, malattie genetiche rare, malattie neurologiche come Alzheimer e Parkinson e malattie infettive come l’HIV. In campo zootecnico, potrebbe curare malattie virali che sterminano allevamenti, in ambito agroalimentare porta a creare della colture più nutrienti, saporite e più adatte alle coltivazioni indoor, e in campo industriale a favorire lo sviluppo di prodotti utili come una nuova classe di biocombustibili.
Ma partiamo dall’ABC: cos’è il CRISPR (che in italiano si pronuncia crisper).
Si tratta di un intervento di precisione che consente la correzione mirata di una sequenza di DNA. Per effettuarlo si usano delle proteine (la più usata è quella denominata Cas9) che assomigliano a delle forbici molecolari e sono capaci di tagliare il DNA nel punto desiderato. Una volta tagliato, il DNA viene aggiustato dai naturali meccanismi di riparazione della cellula. Nelle giuste condizioni sperimentali questo processo può essere usato per introdurre i cambiamenti desiderati, con una precisione che non ha precedenti nella storia dell’ingegneria genetica. La tecnologia CRISPR può produrre mutazioni puntiformi, indistinguibili da quelle naturali, che possono essere impiegate per spegnere un gene dannoso, oppure operare correzioni più estese per far sì che un gene difettoso possa tornare funzionante.
Le diverse applicazioni comportano vantaggi, rischi e considerazioni etiche differenti, valutate caso per caso, soprattutto se coinvolgono l’uomo.
Ambito zootecnico
Un’importante sperimentazione in ambito zootecnico di successo del CRISP è stata resa pubblica nell’autunno 2020. Negli anni ‘80 negli USA si è diffusa una sindrome riproduttiva e respiratoria suina (PRRS) che da 34 anni provoca l’interruzione di gravidanza delle femmine e la nascita di animali malati e che, colpendo numerosi allevamenti, causa ingenti perdite. Fino ad oggi l’unico rimedio è stato quello di isolare gli animali malati e adottare misure di precauzione simili, tra l’altro, a quelle adottate per evitare la diffusione del Covid-19. Negli ultimi mesi invece la Genus, una società specializzata nella selezione genetica in ambito zootecnico, ha deciso di provare con il CRISPR: in una struttura sperimentale l’azienda ha aperto un centro di fecondazione in vitro suina e un laboratorio in cui gli embrioni dei maiali vengono modificati geneticamente. Ad oggi le sue sedi ospitano un intero lotto di maiali modificati geneticamente e di centinaia dei loro discendenti, tutti resistenti al virus e alle sue varianti. La Genus spera di ottenere l'approvazione per commercializzare i suoi maiali negli Stati Uniti e in Cina già nel 2025 (per un approfondimento: www.technologyreview.com/crispr-pigs-prrs-cd163-genus/).
Un grande potenziale del CRISPR in ambito zootecnico è offerto dall’applicazione in acquacoltura. Oltre che per curare alcune patologie, il CRISPR viene utilizzato per introdurre nelle specie delle caratteristiche che le rendono le più adatte all’allevamento (ad esempio per controllarne la fertilità) e per aumentare la sostenibilità ambientale della produzione. Ad AquaFarm nel 2018 avevamo presentato i risultati preliminari negli allevamenti di salmone in Norvegia. L’obiettivo è bloccare la produzione di miostatina, l’enzima che regola la produzione di massa muscolare, per creare varianti in grado di crescere di più utilizzando meglio l’apporto dei mangimi. Il blocco della miostatina, portato da una mutazione naturale, è alla base di alcune razze bovine da carne particolarmente pregiate, come la fassona piemontese. Altri studi di successo sono stati portati avanti sulla trota iridea, carpe, ostriche del Pacifico, tilapia del Nilo e orate.
Ambito agroalimentare
In ambito agroalimentare gli obiettivi sono sostanzialmente due: riportare negli alimenti i sapori e i nutrienti che sono stati persi negli ultimi decenni e aumentare la produzione delle coltivazioni.
Un caso di successo è l’applicazione del CRISPR alla pianta di pomodoro che ha coinvolto sia le caratteristiche nutrizionali della pianta sia le caratteristiche fisiche. Lo studio è stato portato avanti da un team che coinvolge ricercatori da USA, Corea, Israele e Germania. Il DNA è stato modificato in modo tale che i frutti che vengono prodotti siano più saporiti di molti pomodori in commercio e contengano nutrienti in maggiore quantità rispetto al pomodoro tradizionale. Oltre al frutto è stata modificata la pianta: steli più corti e frutti più folti per un grappolo più compatto. Tutte caratteristiche ottimali per la coltivazione in fuorisuolo e in verticale, e che rendono i frutti facilmente raccoglibili con strumenti meccanici automatici, come braccia robot. Anche i tempi di maturazione sono più veloci: i frutti sono pronti per il raccolto in circa cinque settimane. L'obiettivo principale di questa nuova ricerca è progettare una più ampia varietà di colture che possono essere coltivate in ambienti urbani o in altri luoghi non adatti alla crescita delle piante. Di questo parleremo nell’edizione restart di NovelFarm in programma i prossimi 9 e 10 giugno 2021.
Ambito biomedicale
Per quanto riguarda l’applicazione biomedicale, certo, il desiderio di poter curare malattie che finora la medicina non è stata in grado di sconfiggere è elevato, ma c’è ancora un po’ di strada da fare e soprattutto in questo caso la cautela deve essere una grande alleata.
Nell’autunno del 2018 alcuni scienziati cinesi hanno modificato embrioni umani nella speranza di conferire resistenza all'HIV. Sebbene lo strumento CRISPR sia immensamente versatile, manca ancora di precisione assoluta e la procedura chirurgica seguita in Cina ha creato delle cicatrici genetiche nel DNA dei gemelli nati dall'esperimento. Così un gruppo mondiale di scienziati di alto livello ha dichiarato che nessuno dovrebbe modificare gli embrioni umani fino a quando non sarà stato chiaramente stabilito che è possibile apportare modifiche genomiche esatte in modo efficace e affidabile.
A giugno del 2020 sono state avviate delle sperimentazioni per la lotta al cancro, i primi risultati non sono ancora ottimali ma la prospettiva di successo per i prossimi anni è stato certamente un volano per l’assegnazione del Nobel a Emmanuelle Charpentier e Jennifer A. Doudna.
Ecco, se possiamo fare un augurio per questo 2021, sulla base anche di quello che dovremmo aver imparato da questa pandemia, è quello che alla ricerca scientifica venga riconosciuto il posto che merita, da noi e dalle istituzioni che ci rappresentano.