Negli ultimi cinque anni, La tecnologia CRISPR-Cas9 ha rivoluzionato il campo dell'editing genetico grazie alla sua facilità e al basso costo. Ma sebbene questa tecnologia trovi e tagli in modo affidabile il tratto mirato della sequenza di DNA, aggiustare quel taglio come desiderato è stato un processo incostante. I tassi di errore fino al 50 percento sono un problema particolare quando l'obiettivo è correggere errori di battitura nel DNA che causano malattie genetiche.

Ora, un team di ricercatori guidati da Krishanu Saha, un professore di ingegneria biomedica presso l'Università del Wisconsin-Madison, ha reso la correzione meno soggetta a errori e ha pubblicato il suo approccio oggi (23 novembre, 2017) sulla rivista Comunicazioni sulla natura .

Rispetto alla tecnologia CRISPR standard, il nuovo metodo migliora la probabilità di riscrivere la sequenza del DNA esattamente come desiderato di un fattore 10. I ricercatori hanno ottenuto questa precisione molto maggiore sfruttando una colla molecolare, chiamato aptamero di RNA, per assemblare e consegnare un kit di riparazione CRISPR completo al sito del taglio del DNA.

"Il kit fornisce non solo le forbici molecolari, ma anche il modello corretto per il macchinario cellulare con cui fissare il DNA tagliato, " Dice Saha. "Poiché l'aptamero dell'RNA è forte e molto stabile, tutto ciò di cui abbiamo bisogno è arrivare al posto giusto all'interno della cella in un colpo solo."

Nella tecnologia CRISPR standard, la proteina Cas9 derivata dal batterio (le forbici) e una molecola di RNA guida (per localizzare la sequenza di DNA mirata) vengono consegnati alla cellula. Quando le forbici tagliano la molecola di DNA, la cellula ripara il divario con i modelli di DNA vicini, ma una riscrittura più fedele risulta dall'attaccare i modelli desiderati al pacchetto Cas9/RNA con la colla molecolare.

Il nuovo metodo ha molti altri vantaggi rispetto alla tecnologia attuale. Primo, il kit standard contiene solo reagenti non virali, che semplifica il processo di produzione e riduce i problemi di sicurezza per le applicazioni cliniche della chirurgia genetica in futuro. Secondo, collegare un aptamero di RNA al kit è molto più semplice rispetto alla modifica della proteina Cas9 e offre una maggiore flessibilità.

"Possiamo aggiungere altre biomolecole a questo kit, proprio come faresti con un blocco LEGO in più in una struttura già esistente, "dice Jared Carlson-Stevermer, uno studente laureato nel laboratorio di Saha e il primo autore del documento.

Un esempio di tale blocco LEGO sono i tag fluorescenti che consentono ai ricercatori di identificare facilmente tutte le sequenze di DNA modificate con precisione in una popolazione di cellule.

"Riprendendo questi tag, possiamo raggiungere un tasso di precisione del 98 percento, "Saha dice.

Altri tipi di blocchi LEGO potrebbero aiutare ad attivare il kit di riparazione nel giusto tipo di tessuto:l'occhio per il trattamento dei disturbi della retina, o le cellule muscolari dei pazienti con distrofia muscolare. Nello studio attuale, i ricercatori hanno corretto una specifica mutazione nelle linee di cellule staminali derivate da un paziente affetto da malattia di Pompe con una fedeltà notevolmente migliorata. La malattia di Pompe è una rara malattia ereditaria causata dall'accumulo di complesse molecole di zucchero negli organi e nel tessuto muscolare.

"Non mancano i candidati per questo tipo di chirurgia genetica, poiché decine di migliaia di malattie sono dovute a piccoli errori di sequenza che potrebbero essere corretti con questa tecnologia, " Saha dice. "Il nostro prossimo obiettivo è testare il metodo su modelli animali e lavorare sulla scrittura di tratti più lunghi di DNA".