I ricercatori del Broad Institute del MIT e di Harvard hanno dimostrato che un sistema di editing basato su CRISPR può tagliare e legare l'RNA nelle cellule dei mammiferi. In un articolo uscito questa settimana in Natura , il team ha utilizzato CRISPR-Cas13, che i ricercatori avevano aiutato a scoprire, sia per ridurre i livelli di RNA che per "taggare" gli RNA per visualizzarli e seguirli all'interno delle cellule. I ricercatori hanno precedentemente utilizzato CRISPR-Cas13 per colpire l'RNA nelle cellule batteriche, ma dimostrare che il sistema può funzionare in modo sicuro ed efficace nelle cellule dei mammiferi è stato un passo fondamentale verso l'utilizzo del sistema per studiare la biologia e le malattie umane.

Avere questo tipo di strumento programmabile per modulare l'RNA nelle cellule di mammifero crea nuove opportunità per imparare come funzionano le cellule e, potenzialmente, per la progettazione di terapie più sicure. A differenza della modifica del DNA, che apporta modifiche permanenti al genoma di una cellula, prendere di mira l'RNA potrebbe consentire ai ricercatori di apportare modifiche temporanee che alterano la quantità di proteine ​​prodotte da un gene piuttosto che interrompere completamente la produzione.

"Anche se abbiamo buoni strumenti per eliminare i geni, hanno ancora molti limiti che rendono difficile lo studio della funzione genica, " spiega il co-primo autore Omar Abudayyeh, che è uno studente laureato nel laboratorio del membro principale di Broad e professore associato del MIT Feng Zhang. "Cas13 permette di abbassare i livelli di espressione genica senza eliminarli completamente, che è utile per studiare i geni e può offrire un approccio terapeutico meno tossico per correggere le malattie genetiche".

Il gruppo, guidato da scienziati del laboratorio di Zhang, testato enzimi Cas13 da quindici microbi diversi per trovare quello, da Leptotrichia wadei (LwaCas13a), che era più adatto per il compito. L'utilizzo di LwaCas13a ha consentito loro di tagliare siti specifici nell'RNA mirato con maggiore specificità rispetto all'attuale strumento di eliminazione dell'RNA, Interferenza dell'RNA (RNAi). Sebbene l'RNAi possa essere uno strumento utile, spesso porta a effetti indesiderati fuori bersaglio, rendendo gli esperimenti di difficile interpretazione. Tali effetti fuori bersaglio sono stati significativamente ridotti con Cas13.

Il team di Zhang ha anche dimostrato che una cosiddetta variante "morta" di Cas13 che lega l'RNA ma non lo taglia può essere combinata con "tag" fluorescenti luminose per tracciare visivamente l'RNA bersaglio mentre si muove all'interno della cellula.

"La nostra ingegneria di Cas13 qui per legare e trascrivere le immagini mostra la promessa di questa piattaforma per lo sviluppo di un insieme più ampio di strumenti per monitorare e manipolare l'RNA, " aggiunge il co-primo autore Jonathan Gootenberg, che è anche uno studente laureato nel laboratorio di Zhang e nel laboratorio del membro principale di Broad Aviv Regev.

I ricercatori notano che la capacità nativa di CRISPR-Cas13 di legare l'RNA lo rende anche più facile da usare rispetto ad altre tecnologie, che attualmente richiedono ai ricercatori di modificare il genoma di un organismo per creare un sito di legame. Queste caratteristiche potrebbero rendere CRISPR-Cas13 un'aggiunta chiave alla cassetta degli attrezzi dei biologi per lo studio della funzione genica; i ricercatori possono ottenere gli strumenti CRISPR-Cas13 tramite il repository di plasmidi senza scopo di lucro Addgene.