Il sistema MAGESTIC perfeziona il sistema di manipolazione genetica CRISPR-Cas9

Illustrazione del sistema MAGESTIC (Immagine cortesia Kelly Irvine/NIST)
Illustrazione del sistema MAGESTIC (Immagine cortesia Kelly Irvine/NIST)

Un articolo pubblicato sulla rivista “Nature Biotechnology” descrive un nuovo perfezionamento della tecnica genetica CRISPR-Cas9. Un team di ricercatori del Joint Institute of Metrology and Biology (JIMB) ha sviliuppato un sistema chiamato MAGESTIC che è stato paragonato alla funzione cerca-e-sostituisci di un word processor rispetto a uno strumento da taglio smussato.

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. Il sistema CRISPR/Cas viene usato nell’ingegneria genetica, in particolare usando l’enzima Cas9 (CRISPR associated protein 9), che si è evoluto nei batteri della specie Streptococcus pyogenes come parte del loro sistema immunitario.

Le tecniche CRISPR sono già in fase di sperimentazione in vari campi, compreso quello medico per eliminare malattie genetiche che possono essere anche letali. Tuttavia, il loro sviluppo è stato accompagnato da discussioni riguardo ai possibili problemi che potrebbero accompagnare il loro utilizzo. Più specificamente, dopo un intervento genetico viene iniziato il processo di riparazione del DNA da parte dell’organismo e a volte esso ha risultati imperfetti con possibili effetti collaterali.

Varie ricerche stanno cercando di chiarire quali siano i reali rischi associati all’utilizzo delle tecniche CRISPR, nel frattempo però altri studi continuano a perfezionarle. Uno di questi esempi è dato da un sistema di modifica genetica sviluppato dal JIMB, una collaborazione tra l’Università di Stanford e del National Institute of Standards and Technology (NIST) americano.

Questa nuova versione della tecnica CRISPR-Cas9 è stata chiamata “multiplexed accurate genome editing with short, trackable, integrated cellular barcodes” (MAGESTIC). I test sono stati effettuati su Saccharomyces cerevisiae, conosciuto comunemente come lievito di birra o lievito in erba.

Una delle caratteristiche fondamentali della tecnica MAGESTIC è l’uso di un nuovo tipo di “codice a barre cellulare” costruito nei cromosomi come guida. Una proteina chiamata LexA-Fkh1p viene usata per prelevare le basi giuste e usarle direttamente nella posizione dov’è avvenuto il taglio sul DNA.

La tecnica originale ha il problema di dover cercare tra milioni se non miliardi di coppie di basi quella giusta per la riparazione del DNA dopo la modifica. Con la tecnica MAGESTIC, quel codice a barre genetico viene integrato direttamente nel DNA della cellula, in questo caso del lievito, per ottenere un tracciamento molto più rapido e preciso.

I ricercatori hanno effettuato una serie di test del sistema MAGESTIC verificandone il corretto funzionamento. Come sempre succede per questo tipo di ricerca, l’analisi dei risultati continua per verificare la presenza di eventuali mutazioni. Un ulteriore sviluppo arriverà dall’uso di questo sistema per studi genetici più approfonditi con l’introduzione di diverse varianti e l’analisi delle conseguenze.

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