CRISPR/Cas9-Immagine Credit Public Domain-
La tecnica di editing genetico CRISPR/Cas9 ha consentito ai ricercatori di apportare modifiche precise e di grande impatto al DNA di un organismo per correggere le mutazioni che causano malattie genetiche. Tuttavia, il metodo CRISPR/Cas9 può anche provocare mutazioni involontarie del DNA che potrebbero avere effetti negativi.
Recentemente, ricercatori in Giappone hanno sviluppato una nuova tecnica di editing genetico che è efficace quanto CRISPR/Cas9 riducendo significativamente queste mutazioni involontarie.
In un nuovo studio pubblicato su Nature Communications, i ricercatori guidati dall’Università di Osaka hanno introdotto una nuova tecnica chiamata NICER, che si basa sulla creazione di piccoli tagli multipli in singoli filamenti di DNA da parte di un enzima chiamato nickasi.
L’editing tradizionale CRISPR/Cas9 utilizza piccoli pezzi di codice genetico chiamati RNA guida e un enzima chiamato Cas9. Gli RNA guida prendono di mira una sezione specifica del DNA e l’enzima Cas9 avvia una rottura nella struttura del DNA a doppio filamento in questa posizione. Questa rottura del doppio filamento è la chiave per avviare cambiamenti nel DNA.
Tuttavia, la riparazione cellulare delle rotture del doppio filamento può portare a mutazioni involontarie del DNA, nonché all’integrazione del DNA esogeno nel genoma umano, il che solleva problemi di sicurezza per le applicazioni cliniche della tecnologia CRISPR/Cas9. Per ridurre al minimo queste mutazioni involontarie, il gruppo di ricerca guidato dall’Università di Osaka ha studiato l’uso della nickasi Cas9, che crea rotture a filamento singolo o “intaccature” nel DNA che vengono generalmente riparate senza causare mutazioni. Ogni cromosoma del genoma ha una copia “omologa”. “Utilizzando la tecnica NICER, le mutazioni eterozigoti – in cui una mutazione appare in un cromosoma, ma non nella sua copia omologa – vengono riparate utilizzando il cromosoma omologo non mutato come modello”, dice Akiko Tomita, autore principale dello studio.
Per i loro esperimenti iniziali, il gruppo di ricerca ha utilizzato cellule linfoblastiche umane con una mutazione eterozigote nota in un gene chiamato TK1. Quando queste cellule sono state trattate con nickasi per indurre un singolo taglio nella regione TK1, l’attività di TK1 è stata recuperata a un ritmo basso. Tuttavia, quando la nickasi ha indotto più incisioni in questa regione su entrambi i cromosomi omologhi, l’efficienza della correzione genetica è stata aumentata di circa diciassette volte attraverso l’attivazione di un meccanismo di riparazione cellulare.
“Ulteriori analisi genomiche hanno mostrato che la tecnica NICER raramente induce mutazioni fuori bersaglio”, afferma l’autore senior Shinichiro Nakada. “Siamo stati inoltre lieti di scoprire che NICER è stato in grado di ripristinare l’espressione dei geni patogeni nelle cellule derivate da malattie genetiche che comportano mutazioni eterozigoti composte”.
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Poiché il metodo NICER non prevede rotture del doppio filamento del DNA o l’uso di DNA esogeno, questa tecnica sembra essere un’alternativa sicura ai metodi convenzionali CRISPR/Cas9. NICER potrebbe rappresentare un nuovo approccio per il trattamento delle malattie genetiche causate da mutazioni eterozigoti.
