Un articolo pubblicato sulla rivista “Nature” riporta l’uso della microscopia crioelettronica per catturare immagini di uno strumento di modifica genetica chiamato INTEGRATE nel corso del suo lavoro. Un team guidato da Sam Sternberg della Columbia University ha applicato questa tecnica che sfrutta un trasposone per migliorare i risultati di un sistema CRISPR-Cas grazie alla sua capacità di inserire sequenze di DNA in un genoma in modo affidabile. In sostanza, l’uso di un trasposone elimina i potenziali errori che i sistemi CRISPR-Cas possono creare tagliando il DNA.

L’acronimo CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats) si riferisce a segmenti di DNA procariotico che contengono brevi sequenze ripetute. L’espressione CRISPR/Cas si riferisce a un sistema immunitario procariotico che conferisce resistenza a elementi genetici estranei.

Uno dei problemi dei vari sistemi CRISPR è il rischio che la riparazione del DNA che segue l’inserimento della nuova sequenza dopo un taglio non sia perfetta e generi errori che possono avere conseguenze imprevedibili. Vari progressi sono stati compiuti per limitare questo problema usando diversi approcci, in questo caso un team di ricercatori ha riportato in un articolo pubblicato su “Nature” nel giugno 2019 un possibile rimedio basato sull’uso di un trasposone, un cosiddetto gene saltellante che è in grado di inserire una sequenza genetica in modo più preciso. Ora, un team quasi identico a quello che ha descritto lo strumento INTEGRATE riporta i risultati di alcuni test in termini di immagini.

L’immagine in alto (Cortesia Sternberg and Fernández Labs at Columbia University Irving Medical Center. Tutti i diritti riservati) mostra alcune immagini del complesso INTEGRATE catturate usando la microscopia crioelettronica. L’immagine in basso (Cortesia Sternberg and Fernández Labs/Columbia University Irving Medical Center. Tutti i diritti riservati) mostra la struttura molecolare del complesso INTEGRATE: in blu scuro la struttura chiamata Cascade, in celeste le unità proteiche del trasposone chiamate TniQ e in rosso la guida di RNA.

La struttura Cascade trasporta una guida di RNA che usa per cercare una certa sequenza di DNA. Quando essa viene localizzata, usa le proteine chiamate TniQ dei trasposoni trovati in batteri della specie Vibrio cholerae per ottenere una modifica genetica in modo più affidabile rispetto ai sistemi CRISPR ora in uso come CRISPR-Cas9 perché non deve affidarsi ai meccanismi cellulari di riparazione che portano il rischio di generare errori.

Ancora una volta, gli scienziati hanno cercato tra gli strumenti sviluppati in natura per trovare quello più adatto a sviluppare sistemi affidabili per compiere modifiche genetiche. Lo strumento INTEGRATE dovrebbe essere migliore degli altri anche nell’inserimento di lunghe sequenze genetiche. Rimane la necessità di compiere esperimenti prima di adottare questo strumento in applicazioni a scopo medico sugli esseri umani ma le prospettive sono certamente interessanti.