Questo articolo ha lo scopo di percorrere la
storia dell’ingegneria genetica dagli anni '80 ad oggi, anni in cui ha preso
l'avvio la tecnologia dell'editing genetico o crisper,
ovvero nella modificazione chirugica di un gene in una stessa specie o da una
specie all'altra, e può essere applicata a tutti gli esseri viventi.
Inizialmente la biotecnologia genetica si è
basata sulla tecnologia del DNA ricombinante che permetteva di controllare in
quale punto del genoma il DNA esogeno si andava ad inserire.
Sfruttando il meccanismo della ricombinazione
omologa, che è alla base della varabilità genetica in natura, è stato possibile
creare modelli murini in cui un singolo gene veniva eliminato in modo da
spegnerne l'espressione e analizzarne le conseguenze, ad esempio nello sviluppo
embrionale, allo scopo di capirne il ruolo o avere un modello animale per
patologie umane su cui testare potenziali terapie.
L'utilizzo della ricombinazione omologa è stata
la procedura che ha dominato negli anni '80, messa a punto dagli scienziati
Mario Capecchi, Oliver Smithies e Martin Evans, vincitori del premio Nobel per
la medicina nel 2007.
Il limite di questa tecnica è che la
ricombinazione omologa avviene a bassa frequenza. Negli anni '90 viene
introdotta la prima tecnica di editing genetico, per introdurre modifiche
mirate nel DNA, che prevedeva l'uso di enzimi denominati nucleasi a dita di
zinco (Zinc Finger) che permettevano di ottenere un tasso di modificazione del
DNA considerevolmente più alto. Tecnica complessa in possesso ora di una
società di biotecnologie, la "Sagamo Bioscience".
Nello stesso periodo si sviluppa un'altra
tecnologia indicata con la sigla talen,
che sfrutta una classe di proteine prodotte dal batterio Xantomonas quando
infetta le piante. Le talen sono
usate per posizionare sul DNA un enzima taglia-DNA al sito che si vuole
modificare.
La tecnica crisper
ha avuto un'esplosione tra il 2013 e il 2018, e ora si contano più di 7000
pubblicazioni su Pubmed, sito internazionale per gli studi in materia di
biologia e di medicina.
Un primo concetto importante è che il sistema crisper è l’equivalente del nostro
sistema immunitario nei batteri, organismi unicellulari che possono essere
infettati da virus: il sistema immunitario del batterio, costituito da crisper/Cas9, è capace di catalogare le
infezioni virali e trasmettere queste informazioni alle cellule figlie. In
altri termini, ogni volta che un batterio supera un'infezione, archivia
frammenti di DNA virale integrandoli nel proprio DNA. Questi frammenti di DNA
virale vengono utilizzati come stampo per produrre una replica sotto forma di
RNA, in modo che in caso di nuova infezione questo RNA sia in grado di
appaiarsi con il DNA virale con sequenza uguale, ed annientarlo. La copia di
RNA viene veicolata dalla proteina Cas9 e la coppia proteina-RNA scandaglia il
DNA virale aprendo ripetutamente la doppia elica del DNA per verificare
l’omologia di sequenza tra il DNA virale e la copia di RNA identikit.
Possiamo definire la tecnologia crisper come un sistema costituito da
due componenti: il primo è una proteina sentinella, Cas9, capace di
catalizzare, cioé accellerare una reazione chimica, per cui va definita enzima.
Il secondo è una bussola composta da due RNA che lavorano in tandem: il primo
serve a riconoscere il DNA bersaglio da tagliare, l'altro serve per ancorare
questo pezzo di DNA all'enzima che deve tagliarlo. Quindi non si tratta più di
ingegneria genetica, ma vero e proprio editing, che significa effettuare
interventi minimi e puntuali, sequenza specifici.
Questa tecnologia può essere usata per
proteggere o modificare prodotti alimentari o per produrne di geneticamente
modificati.
Si stima che questo meccanismo di difesa sia
presente in natura nel 90% degli archeobatteri, microorganismi che
costituiscono un ramo base nell'albero della vita.
Gli scienziati che costituiscono la triade
fondamentale per la ricerca crisper
sono: Jennifer Doudna, Emanuelle
Charpentier e Feng Zhang.
La prima grande scoperta è stata quella del
ruolo fondamentale dell'RNA nel meccanismo di immunità batterica.
Fu scoperto che il batterio Streptococcus
piogenes produce una grande quantità di RNA che permette al batterio di
difendersi dall'attacco di virus, grazie ad un sistema costituito da tre
componenti: due molecole di RNA e la proteina Cas9.
La biologia molecolare degli anni '90 si è
occupata di capire come i due RNA interagiscono fra loro e come mettendoli
insieme possono fungere da guida, indirizzando le cesoie, costituite dalla
proteina Cas9, verso il DNA tagliandolo nei punti giusti.
Gli studi di Feng Zhang hanno fatto fare un
salto di qualità notevole portando alla possibilità di usare la tecnica al di
fuori del mondo microbico, passando alle cellule degli organismi superiori.
Nello sviluppo di questa tecnologia una novità
assoluta è stata la fase lunga ed approfondita di studio di database di
sequenze geniche. La biologia è simile al mondo della informatica: tutto è
programmabile, nel senso che le istruzioni genetiche possono essere riscritte
come se fossero codici informatici. L'aspetto informatico della ricerca
sull'editing è stato sviluppato da prevalentemente da George Church. I
ricercatori hanno generato al computer decine di migliaia di RNA guida, capaci
di prendere di mira buona parte dei geni umani, lavorando così ai confini tra
informatica e biologia.
Si è arrivati a scrivere un testo che si chiama
«Rigenesis»: prima scrivendo il testo in codice binario 0 e 1, poi in una
successione di "A", "T", "C" e "G", che
sono le lettere del DNA.
La scrittura di questo codice è l'equivalente
informatico della sintesi del DNA, ne consegue che il DNA ha potenzialità
fantastiche anche per l'immagazzinamento di informazioni genetiche nuove.
Church ha immaginato di capovolgere
l'orientamento delle molecole che costituiscono il mondo microbiologico come in
un gioco degli specchi, utilizzando crisper/Cas9
per ottenere esseri umani invulnerabili
ai patogeni esistenti.
L'editing crisper
è utilizzato da ben trentamila ricercatori nel mondo, e quindi oggi si
pongono necessariamente dei problemi che è riduttivo chiamare semplicemente
bioetici.
Cominciamo con il guardare cosa succede in
Cina: è una superpotenza scientifica che ha poche collaborazioni
internazionali, la cui classe dirigente ha come obiettivo primario lo sviluppo
di tecnologie; le industrie biofarmaceutiche cinesi attraggono un mercato che
conta più di un miliardo di potenziali pazienti ed i ricercatori attivi
superano il milione, con costi bassi delle materie prime e delle
sperimentazioni.
Gli standard delle pubblicazioni scientifiche
non sempre soddisfano le richieste del mondo occidentale, e già dal 2003 le
linee guida cinesi permettono la manipolazione di embrioni umani e quindi
l'utilizzo di cellule staminali a scopo di ricerca, ma non il trasferimento in
utero.
Questa situazione fa sì che si guardi con
diffidenza alla terapia genica e all'uso di cellule staminali.
Huang ha effettuato due esperimenti
fondamentali: il primo su embrioni umani allo stadio iniziale di ovociti
fecondati, iniettati con il complesso Crispr
programmato per correggere la mutazione che causa la talassemia. La conclusione
del lavoro è stata che la tecnica è ancora troppo immatura per essere usata in
embrioni destinati a svilupparsi per evitare il problema del mosaicismo (ovvero
la correzione non avveniva in tutto l’embrione), ed inoltre c'è il rischio che
non venga solo corretto il gene alterato, ma anche che il DNA venga tagliato in
altri punti.
Gli studi non sono stati fermati, anzi si punta
a fare in modo che la tecnica di editing venga migliorata soprattutto nell'
efficienza con cui il sistema crisper
viene introdotto nella cellula.
Il secondo esperimento è consistito nell'usare
embrioni scartati dalle cliniche di fecondazione assistita perchè dotati di
cromosomi in eccesso: il complesso Crispr
è stato istruito a introdurre nel gene Ccr5 una mutazione ritrovata in
persone resistenti al virus dell'Hiv.
Per quanto riguarda questi due esperimenti,
come si fa a contestare l'utilità dell'applicazione dell'editing genetico?
L'Occidente è più sensibile al tema di
regolamentare l'editing genetico e punta a costruire un consenso sociale
attorno al suo utilizzo: la nazione capofila in Europa ed in Occidente, per
quanto riguarda le implicazioni bioetiche, è la Gran Bretagna, che ha
rilasciato alla ricercatrice Kathy
Niakan l'autorizzazione ad usare l'editing per comprendere meglio il
ruolo di geni coinvolti nello sviluppo embrionale, disattivandoli uno alla
volta quando gli embrioni sono ancora allo stadio di singola cellula, allo
scopo di capire quali sono essenziali per lo sviluppo embrionale.
L'autorizzazione è stata data con la
limitazione di non estendere la ricerca a fini riproduttivi. Nell'immediato si
spera che queste ricerche di base migliorino le percentuali di successo della
fecondazione in vitro. Comunque non si è escluso l'uso di embrioni umani a scopo di ricerca.
La normativa inglese
si basa su:
1- rigorosa analisi
dei dati scientifici;
2- svolgimento di
consultazioni pubbliche per conoscere gli umori della opinione pubblica;
3- l'intero processo
decisionale è improntato alla massima trasparenza;
4- precisazione che
l'acquisizione di nuove informazioni potrebbe indurre ad un ripensamento sulla
normativa in atto.
Negli Stati Uniti si registra un doppio
standard etico tra assistenza pubblica ed assistenza privata: significa che in
America è possibile effettuare un editing genetico su embrioni umani, ma senza
finanziamenti pubblici. Gli istituti nazionali della salute dei vari stati
hanno ribadito che non intendono sostenere questo tipo di ricerche.
Facciamo per un
momento un passo indietro, al 1974, quando la rivista Science pubblica un
articolo sui rischi biologici potenziali delle molecole di DNA ricombinante,
firmato dai nomi più prestigiosi della ricerca in biologia molecolare del
tempo, Paul Berg, David Baltimore, Herbert Boyer, Stanley Cohen, James Watson.
L'articolo contiene un
invito a tutti gli scienziati del mondo a differire gli esperimenti pericolosi
con virus e batteri per dare alla comunità scientifica il tempo di valutare i
rischi ed ideare misure di sicurezza adeguate. Ne seguì una conferenza
internazionale sul problema di regolamentare i rapporti tra scienza e società
che si concluse con la decisione di adottare linee guida stringenti, ma senza
fermare la ricerca.
Dopo 40 anni si ripete
la storia a proposito dei primi embrioni editati. Di nuovo la comunità
scientifica teme che qualche esperimento prematuro e azzardato possa
compromettere l'immagine della nuova tecnologia nei confronti dell'opinione
pubblica, danneggiando lo sviluppo di altre linee di ricerca.
Editare embrioni umani
è una questione eticamente discutibile, ma non rappresenta una minaccia per la
salute della popolazione. I vantaggi e\o rischi dell'editing genetico dipendono
innanzitutto dal tipo di cellule umane che vengono trattate. Se si tratta di
cellule della linea somatica, cellule cioè non trasmesse alla progenie e che
appartegono ad una singola persona, per definizione non ci sono rischi per
eventuali figli o altre persone.
Se l'editing genetico
viene effettuato su cellule della linea germinale che sono ovociti, spermatozoi,
embrioni allo stadio di una cellula, in questo caso si tratta di cellule
indifferenziate da cui dipende lo sviluppo di figli e di modifiche che possono
interessare anche indirettamente altre persone o, in senso più ampio, tutta una
società.
Teniamo presente
quanto il premio Nobel David Baltimore dice ammonendo: «Oggi sentiamo di essere
vicini alla possibilità di alterare il patrimonio genetico umano».
Fino a questo punto
del nostro contributo abbiamo presentato la tecnica dell'editing genetico dal
punto di vista dei ricercatori e dei legislatori, vediamo quale è lo stato di
valutazione che ne dà la società civile, tenendo presente che nell'era
postindustriale è forte la tendenza a produrre malattia per fare in modo che il mercato dei fruitori
di soluzioni biologico-mediche sia quanto più esteso o estendibile possibile.
Un punto di vista
della società civile è che non esiste un universo omogeneo di malati rispetto
ai concetti di diversità, disabilità ed anormalità. La malattia va inserita nel
concetto più ampio di disabilità, ed è universale, nel senso che tutti prima o
poi ci ammaliamo o semplicemente invecchiamo. Per arrivare, da parte del
cittadino, all'espressione di posizioni equilibrate, è necessario che ci sia
una formazione di conoscenza collettiva, anche per contrastare la separazione
fra scienziato-tecnico-finanziatore e cittadino-fruitore di risultati.
Cerchiamo di chiarire
la problematica con un esempio: la fibrosi cistica del pancreas, una malattia
genetica grave per la quale al momento non esiste terapia. È determinata
dall'alterazione di uno solo dei due geni che controllano la espressione della
malattia: se il gene mutato è presente in un solo genitore si ha il 50% di
possibilità di espressione della malattia nei figli. Se il gene mutato è
presente in entrambi i genitori, è praticamente certa la malattia, ed in questo
caso l'editing genetico può intervenire allo stadio embrionale.
Veniamo allora alla
domanda: cosa fare dal punto di vista bioetico, cioé dal punto di vista dei
cittadini in una ottica di reciprocità e di produzione di salute, considerando
anche il punto di vista di chi non può parlare, cioè l'embrione?
Aggiungiamo questo aspetto perché una disamina
corretta deve considerare tutti gli attori in gioco:
la risposta sta innanzitutto nella promozione
di una campagna di alfabetizzazione genetica di massa per rendere attori della
guida politica dell'uso dell'editing ogni cittadino, rendere gratuita la
diagnosi per capire se si è portatori "sani" di qualche seria
malattia.
Tutti siamo comunque
portatori di qualche malattia genetica che può esprimersi, e bisogna tener
presente che esistono malattie poligeniche, perché fino ad ora si è parlato di
interventi di chirurgia genetica ultrafine su singoli geni, e fra queste
abbiamo da annoverare il morbo di Alzheimer, le cardiopatie, la schizofrenia ed
altre.
Lander, un famoso
genetista, dice che abbiamo ancora molto da imparare e quindi dobbiamo usare
molta prudenza prima di effettuare cambiamenti permanenti al pool genico umano.
Infine va tenuto
presente quanto propongono gli attivisti per i diritti dei disabili che
sostengono che gli stanziamenti per lo sviluppo dell'editing genetico siano
accompagnati da investimenti in innovazioni utili alle persone che vivono in
una condizione di disabilità e non possono corregerla nel corso della loro
vita. Infine i potenziali beneficiari dell'editing genetico siano conivolti nei
processi decisionali.
Editing ed eugenetica
L'eugenetica è una disciplina nata verso la
fine dell'Ottocento: basandosi su considerazioni genetiche e applicando metodi
di selezione usati per animali e piante, si poneva l'obiettivo del
miglioramento della specie umana.
Tra l'eugenetica di
ieri, che ebbe nel nazifascismo la sua espressione estrema, e quella di oggi,
c'é un abisso per una serie di motivi:
1- l'acquisizione
dalla biologia moderna che non possiamo costruire un uomo a tavolino perché
ciascuno di noi é il risultato di tutti i suoi geni e di una serie di eventi
casuali, influenze che si sono esercitate durante lo sviluppo nel grembo
materno, incontri, circostanze della vita
2- oggi parliamo di
scelta individuale di un paziente o di un genitore e non di una condizione di
imposizione, ma allo stesso tempo attenzione alla persuasione occulta e
graduale che può sfociare in un controllo di massa acnora più pericoloso e
forte.
Prendiamo ad esempio
il caso dello statuto dell'embrione dal punto di vista laico, quello che si
riscontra è l'esistenza di posizioni diverse:
A- non viene
riconosciuto all'embrione alcun diritto prima della comparsa di un abbozzo di
sistema nervoso;
B- proposte di tutela
graduali;
C- favorire la
produzione di embrioni a scopo di ricerca;
D- limitare la
sperimentazione ai soli embrioni sovrannumerari.
Il panorama è molto variegato, così nel 1979
negli Stati Uniti si è giunti alla Convenzione del quattordicesimo giorno,
riconosciuta dalla commissione Warnock in Gran Bretagna, che stabilisce di
poter intervenire su embrioni prima del quattordicesimo giorno in quanto a
quella data l'embrione non ha acquisito un'esistenza individuale, poiché
potrebbe ancora dividersi in due o fondersi con un altro embrione.
La comunità scientifica internazionale, al di
là dei condizionamenti a cui pure è sottoposta, avverte il bisogno di avviare
un dibattito pubblico per organizzare un processo partecipativo dei cittadini,
anche perché l'editing genetico riguarda pure il mondo delle piante e degli
animali.
Le questioni grosse
sono due: chi ha il diritto di decidere cosa sia meglio per ciascuno di noi? E
chi guadagna da questi processi, chi perde, chi resta escluso?
Biomedicina
Nell'ambito della
medicina, editing significa terapia genica, cioè curare le malattie genetiche
fornendo alle cellule del malato una copia normale del gene di cui ha ereditato
una versione difettosa.
Dal punto di vista tecnico il problema è
quello di entrare nella cellula malata e portare il gene corretto, usando
vettori che possono fare il lavoro in maniera precisa e senza creare danni
ulteriori.
I vettori usati
attualmente sono degli adenovirus: il loro uso presenta il rischio che
l'organismo nel quale vengono inseriti attiva una risposta immunitaria con due
rischi, quello di poter bloccare l'azione del vettore e di scatenare effetti
collaterali relativi alla introduzione di virus in un organismo sano.
Sono stati usati virus
adenoassociati, che non si integrano nel DNA nucleare, ma formano delle piccole
molecole di DNA circolanti indipendenti, nel senso che non si replicano insieme
al DNA nucleare ma vanno in parte persi quando le cellule si dividono. Inoltre
sono comunque piccoli per portare il carico di DNA costituito per esempio dal
sistema crisper, ma a questo
problema si è ovviato usando due virus.
Prima della tecnica
dell'editing si è affrontata una patologia indicata con la sigla
"Ad-scid", caratterizzata da soggetti che nascono da due genitori
entrambi portatori del gene malfunzionante, portatori di uno stato di
immunodeficienza incompatibile con la vita. Un contributo fondamentale è stato
dato dall'Italia, che attraverso il progetto Telethon ed i ricercatori del San
Raffaele di Milano, ha messo a punto un trattamento genico detto
"Strimvelis" che permette di riguadagnare durata e qualità di vita
come se avessero ricevuto un trapianto di midollo.
Con la tecnica crisper,
la malattia ideale per il trattamento deve avere le seguenti caratteristiche:
1- malattia causata da
un solo gene;
2- possibilità di
disattivazione o correzione del gene, ma non di sostituzione, la sostituzione
comporta il rischio che il gene si inserisca in un posto sbagliato del genoma
con la possibilità di innescare una proliferazione tumorale. Correggendo il
gene invece, rimarrebbe al suo posto sotto il controllo delle proprie sequenze
regolatorie potendosi quindi esprimere con le normali modalità e tempi ;
3- deve essere
caratterizzata dal fatto che colpisce cellule facilmente raggiungibili (ad
esempio sangue, occhio, fegato);
4- non richiede di
intervenire su una elevata percentuale di cellule.
L'Hiv è un esempio di
patologia in cui si è intervenuto con l'editing: il problema dei pazienti affetti
è che sia il loro sistema immunitario sia la terapia farmacolgica riescono a
tenere a bada il virus che resta comunque in agguato.
Lo scoglio biologico
che si ha davanti è l'estrema variabilità genetica del virus. Dal punto di
vista tecnico l'applicazione dell'editing si avvantaggia di due aspetti: 1- le
cellule da modificare sono facilmente raggiungibili trattandosi dei globuli
bianchi che possono essere ottenuti con un semplice prelievo venoso, questi una
volta prelevati vengono editati e poi reintrodotti; 2- basta disattivare un
solo gene senza necessità di correggerlo, il gene Crc5.
Il virus Hiv1 entra
nei linfociti attraverso un recettore detto Ccr5 ed effettuando una delezione o
eliminazione di 32 lettere del gene Ccrc5 il soggetto diventa resistente al
virus dell'Hiv: questa mutazione, "mutazione delta 32", è
naturalmente presente nella popolazione a bassa frequenza ed è stata poi
introdotta via editing. Lo scienziato che ha usato questa tecnica si chiama
Srinivasan Chadrasegaran della società biotecnologica Sangamo Biosciences con
la sigla Sb-728.
Ovviamente la tecnica
funziona perfettamente in vitro, il
problema è il suo funzionamento in vivo.
Si presenta il caso di un giovane di nome
Thimoty Ray Browm di Berlino, affetto da Hiv, che si curava con la terapia
antivirale, che scopre di essere affetto anche da leucemia mieloide acuta, che
colpisce le cellule progenitrici del sangue. Il dottor Hutter che lo segue ha
un'idea geniale: cercare un donatore che oltre che essere compatibile sia anche
portatore naturale della "mutazione delta 32". Effettuato il
trapianto si scopre che guarisce anche dall'Hiv.
Sulla scorta di questa
esperienza in vivo, sono iniziate fra
il 2011 ed il 2013 le sperimentazioni cliniche, la prima è stata effettuata in
Pennsylvania trattando dodici soggetti volontari affetti da Hiv. In un altro
gruppo le cellule modificate sono state introdotte dopo aver sottoposto i
pazienti a chemioterapia. Il risultato però è che sono stati editati, cioè
modificati solo il 5% dei linfociti.
Si è passati all'introduzione dell'editing nei
precursori delle cellule del sangue, cioè cellule staminali per introdurre in
un solo colpo la resistenza all'Hiv nei linfociti T, nei macrofagi ed altre
cellule, con l'associazione di una chemioterapia molto aggressiva, ma il
problema non è stato risolto e altri ricercatori hanno pensato di intervenire
prendendo di mira con l'editing direttamente le sequenze virali. Ci ha provato
Chem Liang di Montreal, senza riuscirci, per la estrema velocità nella variabilità
genetica del virus Hiv.
Crediamo che una
alfabetizzazione in campo biologico e medico dell'opinione pubblica sullo stato
delle conoscenze e delle possibilità sia della biologia classica che nel campo
della biologia e della medicina quantistica sia fondamentale, perché divenga
veramente applicato il principio della reciprocità nelle scelte sia individuali
che collettive.
Altre patologie su cui
lavorare con l'editing sono: l'anemia falciforme, la distrofia muscolare, la
corea di Huntington, l'amaurosi congenita di Leber, la distrofia corneale di
Meesmann, la tirodinemia di tipo I, la pancreatite.
Editing ed epigenetica
L'epigenetica è lo studio dell'insieme delle
modificazioni chimiche che influiscono sull’accensione o spegnimento dei geni.
Il prefisso greco significa sopra, cioé che le informazioni epigenetiche si
trovano sopra o intorno al DNA, e non nella successione delle sue lettere.
Mentre il codice
genetico è stabile quello epigenetico è instabile, sono come delle targhette
chimiche che influiscono sulla accessibilità all'espressione del DNA, si
modificano con l'avanzare dell'età ed in risposta a mutevoli condizioni
ambientali.
Si è arrivati a un progetto indicato come
"Roadmap epigenomics" che riunisce un consorzio di 90 laboratori, che
ha prodotto un catalogo dei cambiamenti chimici che possono influire su 127
tipi cellulari.
Il codice epigenetico
è ancora tutto da decifrare e c'é bisogno di uno strumento capace di cancellare
o aggiungere modificazioni che regolano la espressione del DNA e crisper è la tecnica ideale
per effettuare ciò:
all'enzima del complesso Crispr
(Cas9) ne viene attaccato un altro capace di modificare i marcatori
epigenetici. Il complesso Crispr
così modificato si dirige al sito prescelto e aggiunge o rimuove gruppi chimici
sul DNA o su proteine.
Un campo interessante
di studio è quello di valutare ed intervenire sui cambiamenti epigenetici prodottisi sul funzionamento del cervello in
associazione alle dipendenze.
Animali modificati
L'animale che è stato
prevalentemente usato nella ricerca scientifica è il topo. Si sono ottenuti
risultati notevoli: la creazione dei primi esemplari dei topi transgenici negli
anni '80, il sequenziamento completo del genoma murino nel 2002 e infine
l'ingresso nel mondo dell'editing in cui il topo viene usato per trasformare
gli animali in modelli per lo studio di malattie umane, aggiungendo o
silenziando geni con la tecnica Crispr.
Con questa tecnica si
possono introdurre più geni insieme e in modo rapido nelle cellule di topo, e
l'ideatore è stato Feng Zang nel 2014; il trattamento è stato applicato a
diversi tipi cellulari: cellule immunitarie, neuroni, endotelio polmonare e
cardiovascolare, modificando tre geni chiave per lo sviluppo di adenocarcinomi;
sono stati disattivati due geni protettivi ed attivato un altro e si è sviluppato
un tumore polmonare.
Ovviamente la tecnica dell'editing può essere
applicata anche ad altri animali. Così nel 2014 in Cina si sono avute le prime
scimmie Crispr, gli animali nati
non hanno sviluppato sindromi specifici per cui l'esperimento è servito solo
come prova di fattibilità.
Nel 2008 è stato reso
noto che erano nate le prime 5 scimmie affette dalla Corea di Huntington
portatrici di copie extra del gene e quindi con una sintomatologia di tale
intensità che è stato necessario abbattere gli animali.
Altra applicazione è
la costruzione di organoidi. Per organoide si intende un abbozzo di organo che
si ottiene usando cellule staminali embrionali inducendole a formare tessuti
organizzati. Ad oggi si hanno strutture tridimensionali di occhi, intestino,
fegato, rene, pancreas, prostata, polmone, stomaco, mammella, cervello.
Editing e trapianti
L'organoide è utile
per riuscire a trovare animali da cui trapiantare organi nell'uomo per la
crescente richiesta di organi da trapiantare che non può essere soddosfatta
aspettando la disponibilità di donatori compatibili. Il maiale è il migliore
candidato all'uso dell'editing per rendere i suoi tessuti resistenti
all'attacco del sistema immunitario umano.
Il problema chiave è
quello di uno zucchero detto "alfa-gal" che è presente sulla
superficie delle cellule suine, ma assente su quelle umane. Contro questo
zucchero si scatenano le difese immunitarie umane. Poiché la produzione di
questo zucchero dipende da un gene, l'obiettivo dell'editing è di inattivare il
gene che produce l'enzima e quindi la produzione della molecola dell'"alfa-gal".
Altro problema è che il genoma del maiale è
pieno di retrovirus dormienti indicati con la sigla "perv". Sono
relitti genetici che rappresentano un rischio teorico poiché si è visto che
essi possono passare dalle cellule suine a quelle umane. Quindi bisogna
ottenere dei nuclei di cellule suine completamente pulite dai retrovirus, la
cui lista è già pronta. E si hanno già risultati incoraggianti rispetto al
trapianto di organi da maiale ad altri primati, ci si aspetta soltanto di
passare alla sperimentazione umana.
La ricchezza e i
risultati della biologia e di altri campi del sapere fanno pensare che
bisognerebbe inaugurare una nuova era e chiamarla Antropocene, indicando con
ciò un predominio dell’uomo su altre specie, espresso nella capacità di
modificare il pianeta.
In verità è vero il
contrario: è questa la fase del predominio batterico, oppure si può affermare
che il nostro pianeta è sempre stato nell’ era dei batteri, come sostiene il
biologo Stephen Jay Gould: «Noi siamo abituati a vedere come tipici della
natura i fenomeni alla nostra scala, con le dimensioni misurate in centimetri e
le età in decenni e invece non è così».
Ci sono dei criteri
per dimostrare il predominio batterico:
1- il tempo, i batteri
esistono da tre miliardi di anni, l'uomo da un miliardo;
2- indistruttibilità,
i batteri riescono a vivere con diversi tipi di metabolismo, quindi hanno una
grande capacità di adattamento e sono inattaccabili rispetto alle armi di cui
disponiamo;
3- ubiquità, questa
proprietà deriva dalle precedenti;
4- biodiversità;
5- sostanziale
utilità, se pensiamo solo che prima delle piante la fotosintesi veniva
assicurata dai batteri;
6- batteri simbionti
nel nostro organismo, essenziali per la nostra sopravvivenza
La tendenza della
biologia più avanzata, la biologia sintetica, cerca di riprogrammare i batteri
"naturali" rendendoli infrastrutture biologiche da usare come
mini-stabilimenti produttivi, svuotandoli di tutte le funzioni biochimiche che
non servono, e usarli per la produzione di molecole utili. Questo progetto è
già una realtà, perché i ricercatori del Progetto Genoma sono riusciti partendo
dal Mycoplasma, un piccolo microorganismo, a derivarne uno indicato con
la sigla "Syn3.0" in cui hanno eliminato tutto il DNA codificante per
funzioni non essenziali arrivando ad un minimo di soli 473 geni.
In
conclusione, è importante conoscere la biologia alla base delle procedure applicate in modo che le conseguenze cliniche possano
essere prevedibili. La rapida progressione del genome editing ha portato grandi
benefici sia per la scienza di base che per la ricerca clinica. Nel 2015, la
rivista Science ha scelto la
tecnica crisper/Cas9
come molecola innovativa dell’anno. Ma vi è
un bisogno urgente per restrizioni mondiali da parte delle istituzioni
governative per sorvegliare gli sviluppi e le implememtazioni del sistema e
minimizzarne il cattivo uso.