I progressi nell’editing genetico ampliano la portata delle tecnologie CRISPR, riferisce Duke

Un team di ingegneri della Duke University ha sviluppato un metodo per ampliare la portata delle tecnologie CRISPR. Mentre il sistema CRISPR originale poteva colpire solo 12.5% del genoma umano, il nuovo metodo espande l’accesso a quasi tutti i geni per colpire e trattare potenzialmente una gamma più ampia di malattie attraverso l’ingegneria genomica.

La ricerca ha coinvolto collaboratori dell’Università di Harvard, del Massachusetts Institute of Technology, della University of Massachusetts Medical School, dell’Università di Zurigo e della McMaster University.

Questo lavoro è apparso il 4 ottobre sulla rivista Comunicazioni sulla natura.

"CRISPR è un ottimo strumento per modificare il DNA specifico, ma siamo ancora limitati su quali geni possiamo modificare", ha affermato Pranam Chatterjee, Ricercatore di Ingegneria Biomedica. “Lo strumento CRISPR originale poteva modificare solo circa 12,5% di tutte le sequenze di DNA in base a dove si trovava quello specifico distanziatore. Se ti capitasse di avere una mutazione nell'altro 87.5%, saresti sfortunato.

CRISPR-Cas è un sistema immunitario batterico che consente ai batteri di utilizzare molecole di RNA e proteine associate a CRISPR (Cas) per colpire e distruggere il DNA dei virus invasori. Sin dalla sua scoperta, i ricercatori hanno corso per sviluppare un arsenale di nuovi sistemi CRISPR per applicazioni nella terapia genica e nell’ingegneria genomica.

Per apportare modifiche al genoma, le proteine Cas utilizzano sia una molecola di RNA, che guida l'enzima verso un tratto di DNA bersaglio, sia un motivo adiacente protospaziatore, o PAM, che è una breve sequenza di DNA che segue immediatamente la sequenza di DNA bersaglio ed è necessario affinché la proteina Cas si leghi.

Una volta che un RNA guida trova la sua sequenza di DNA complementare e l'enzima Cas lega il PAM adiacente, l'enzima agisce come un paio di forbici per praticare un taglio nel DNA, innescando le modifiche desiderate nel genoma. Il sistema CRISPR-Cas più comune è il Cas9 del batterio Streptococcus pyogenes (SpCas9), che richiede una sequenza PAM di due basi guanina (GG) consecutive.

Nel lavoro precedente, Chatterjee e il suo team hanno utilizzato strumenti bioinformatici per scoprire e progettare nuove proteine Cas9, tra cui Sc++, che richiede solo un singolo PAM a base di guanina per effettuare un taglio. Questo cambiamento ha permesso ai ricercatori di modificare quasi 50% di tutte le sequenze di DNA.

Allo stesso tempo, i collaboratori di Chatterjee ad Harvard, guidati da Benjamin Kleinstiver, un assistente professore alla Harvard Medical School, hanno progettato una variante separata chiamata SpRY. Sebbene SpRY potesse legarsi a una qualsiasi delle quattro basi del DNA che potrebbero formare il PAM, aveva un'affinità molto più forte per l'adenina e la guanina.

Poiché entrambi i sistemi presentavano degli inconvenienti, il gruppo ha deciso di mettere insieme il meglio di entrambi in una nuova variante chiamata SpRyc.

"Con questo nuovo strumento, possiamo prendere di mira quasi 100% del genoma con molta più precisione", ha affermato Chatterjee.

Sebbene SpRYc fosse più lento dei suoi omologhi nel tagliare le sequenze di DNA bersaglio, era più efficace di entrambi gli enzimi tradizionali nel modificare sezioni specifiche del DNA. Nonostante l'ampiezza di SpRYc, era anche più accurato di SpRY.

Dopo aver stabilito le capacità di editing di SpRYc, il team ha studiato i potenziali usi terapeutici dello strumento per le malattie genetiche che erano incurabili con il sistema CRISPR standard. Il loro primo test è stato la sindrome di Rett, una malattia neurologica progressiva che colpisce prevalentemente le giovani donne ed è causata da una delle otto mutazioni di un gene specifico. Il secondo era la malattia di Huntington, una rara malattia neurologica ereditaria che causa la degenerazione dei neuroni nel cervello. Il team ha scoperto che SpRYc era in grado di alterare mutazioni precedentemente inaccessibili, offrendo potenziali opportunità terapeutiche per entrambe le malattie.

"Il potenziale di SpRYc è enorme, sia che si tratti di esplorare come tradurlo in clinica o di trovare modi per renderlo ancora più efficiente", ha affermato Chatterjee. “Non vediamo l’ora di esplorare tutte le funzionalità del nostro strumento”.

(C) Università Duke

Fonte articolo originale: WRAL TechWire