Uno strumento di editing genetico alternativo alla CRISPR/Cas9 sembra offrire un maggiore controllo nella correzione del DNA, perché aumenta le chance per i ricercatori di ritrovarsi soltanto con le mutazioni desiderate, riducendo i cosiddetti effetti off-target (non previsti).

La tecnica ribattezzata prime editing e descritta sulla rivista Nature, è stata messa a punto da Andrew Anzalone e David Liu, del Broad Institute of Harvard and MIT di Cambridge, Massachusetts. In base alle prime stime, consentirebbe di editare l'89% delle oltre 75 mila più diffuse varianti del genoma umano associate allo sviluppo di malattie, riducendo il rischio di inserzioni o delezioni non volute all'interno del DNA, il "libretto di istruzioni" conservato all'interno delle nostre cellule.

Il confronto con la CRISPR. Tanto la CRISPR/Cas9 quanto il prime editing permettono di intervenire in un punto specifico del genoma, perché sfruttano l'enzima Cas9, che riconosce la sequenza errata di basi. La CRISPR/Cas9 taglia entrambi i filamenti della doppia elica del DNA e lascia poi che sia la cellula stessa a riparare il danno subito, inserendo sperabilmente la sequenza corretta. Questo sistema di autoriparazione è tuttavia imperfetto e non sempre affidabile, e finisce spesso per inserire o cancellare lettere indesiderate nei punti in cui il genoma è stato tranciato. Gli effetti di queste mutazioni off-target spaziano dalla non efficacia dell'intervento al possibile sviluppo di conseguenze gravi, come proliferazioni incontrollate delle cellule e tumori.

Anche quando viene inserita una "guida" da prendere a modello per la riparazione del DNA, il sistema di autoriparazione cellulare è restio a seguire l'esempio fornito: è perciò estremamente difficile sfruttare la CRISPR/Cas9 per sovrascrivere, su un tratto di DNA, la sequenza corretta.

Un'elica per volta. Il prime editing si dirige sulla zona da correggere esattamente come le forbici molecolari precedenti, ma non recide tutta la doppia elica: scalfisce soltanto uno dei due filamenti, e sfruttando un secondo enzima chiamato trascrittasi inversa scrive una nuova sequenza corretta di DNA al posto del tratto tagliato. A questo punto, la proteina Cas9 modificata taglia l'altro filamento di doppia elica (quello non modificato) in modo che questo si autoripari usando la sequenza corretta inserita nell'altra "metà". Così facendo, nulla viene lasciato alla mercé del sistema di riparazione genetico cellulare, che non è controllabile.

Utilizzare il prime editing, spiegano i ricercatori, è come digitare Ctrl-F per cercare la parola da cambiare in un testo, e poi a premere Ctrl-C e Ctrl-V per copiarvi sopra una nuova parola corretta.

Da un'efficace infografica pubblicata su Nature: il prime editing riduce il numero di mutazioni indesiderate nel genoma inserendo le modifiche desiderate nel DNA stesso. Al contrario, la CRISPR/Cas 9 lascia che sia il sistema di riparazione del DNA cellulare a introdurre i cambiamenti necessari. | via Nature News

A che punto siamo. Lavorando su colture di cellule umane in laboratorio, gli scienziati sono riusciti ad effettuare 175 diverse correzioni del codice genetico, senza "sbavature". In uno dei test sono intervenuti sulle mutazioni all'origine dell'anemia falciforme, una malattia genetica ereditaria del sangue. In un altro sono riusciti a rimuovere le quattro lettere extra su un particolare gene alla base della malattia di Tay-Sachs, una rara condizione che causa ritardo mentale e cecità e che spesso si rivela fatale entro i cinque anni di età.

Prima che si possa anche soltanto pensare di testare il prime editing sull'uomo, occorrerà valutarne la sicurezza su nuove colture cellulari e su altri organismi viventi: «Questo primo studio è l'inizio, e non la conclusione, di un'aspirazione di lungo corso nelle scienze della vita, quella di poter effettuare qualunque variazione del DNA in una qualunque posizione di un organismo» commenta Liu. Un'altra sfida è riuscire a consegnare questo strumento alle cellule in quantità sufficienti a operare le modifiche desiderate.

Uno strumento per ogni necessità. In ogni caso, il prime editing è destinato ad affiancare, e non a sostituire, gli strumenti di editing genetico già in uso. Non è infatti capace di lunghe inserzioni o delezioni come la CRISPR/Cas9 - è più adatto per emendare sequenze corte. Senza contare che per gli interventi su singole lettere esiste anche l'editing di basi, una tecnica più vecchia e altrettanto precisa che però, rispetto al prime editing, non è in grado di agire su malattie genetiche causate da alterazioni non di una soltanto, ma di più basi azotate.