Un gruppo di ricerca dell'Università di Uppsala ha scoperto come CRISPR-Cas9, noto anche come "forbici molecolari", può cercare nel genoma una specifica sequenza di DNA. Cas9 ha già molte applicazioni in biotecnologia e si prevede che rivoluzionerà anche la medicina. I nuovi risultati della ricerca mostrano come Cas9 può essere migliorato per rendere le forbici molecolari più veloci e affidabili. Lo studio è in corso di pubblicazione su Scienza .

In meno di un decennio, CRISPR-Cas9 ha rivoluzionato la ricerca biologica. Cas9 rende possibile, per scopi specifici, correggere o modificare ("modificare") essenzialmente qualsiasi sequenza di DNA. La speranza è che le forbici genetiche consentano anche di curare e prevenire le malattie genetiche.

L'aspetto eccitante di Cas9 è che la molecola può essere programmata con un pezzo di codice genetico artificiale, che può quindi essere fatto per cercare la sequenza corrispondente nel genoma. Un gruppo di ricerca dell'Università di Uppsala ha ora scoperto come Cas9 trova la giusta sequenza.

"La maggior parte delle proteine ​​che ricercano il codice del DNA possono riconoscere una sequenza specifica semplicemente rilevando l'esterno della doppia elica del DNA. Cas9 può cercare un codice arbitrario, ma per determinare se è nel posto giusto la molecola deve aprire la doppia elica del DNA e confrontare la sequenza con il codice programmato. La cosa incredibile è che può ancora cercare nell'intero genoma senza usare alcuna energia, ' dice Johan Elf, chi si occupa dello studio.

I ricercatori hanno sviluppato due nuovi metodi per misurare quanto tempo impiega Cas9 per trovare la sua sequenza bersaglio. Il primo metodo ha mostrato che Cas9 impiega fino a sei ore per cercare un batterio, cioè attraverso quattro milioni di paia di basi. Questo risultato alquanto improbabile era verificabile anche per mezzo del secondo, tecnica indipendente. Il tempo trovato corrisponde anche al numero di millisecondi che Cas9 ha a disposizione per testare ogni posizione, che i ricercatori sono stati in grado di misurare seguendo le molecole Cas9 etichettate in tempo reale.

'I risultati mostrano che il prezzo che Cas9 paga per la sua flessibilità è il tempo. Per trovare il bersaglio più velocemente, sono necessarie più molecole Cas9 che cercano la stessa sequenza di DNA, "dice Johan Elfo.

Le altissime concentrazioni di Cas9 necessarie per trovare la giusta sequenza in un lasso di tempo ragionevole possono porre gravi problemi alle cellule che gli scienziati cercano di alternare. Ma poiché la natura del processo di ricerca è ora compresa, è stato trovato un indizio importante su come migliorare il sistema. Sacrificando una parte della flessibilità di Cas9, sarebbe possibile progettare forbici genetiche che siano ancora sufficientemente versatili per modificare vari geni ma contemporaneamente abbastanza veloci da essere utilizzabili dal punto di vista medico.

"I risultati ci hanno fornito indizi su come potremmo ottenere quel tipo di soluzione, "dice Elfo. 'La chiave è nelle cosiddette "sequenze PAM", che determinano dove e quanto spesso Cas9 apre la doppia elica del DNA. Le forbici molecolari che non hanno bisogno di aprire l'elica tante volte per trovare il loro obiettivo non solo sono più veloci, ma ridurrebbero anche il rischio di effetti collaterali".