La tecnologia CRISPR/Cas può fare di più che alterare i geni. Un team di ricerca dell'Università di Friburgo sta utilizzando le cosiddette forbici genetiche, che gli scienziati possono utilizzare per modificare il materiale genetico, al fine di diagnosticare meglio malattie come il cancro. In uno studio, i ricercatori introducono un chip microfluidico che riconosce piccoli frammenti di RNA, indicando un tipo specifico di cancro in modo più rapido e preciso rispetto alle tecniche finora disponibili. I risultati sono stati recentemente pubblicati sulla rivista scientifica Materiale avanzato .

Hanno anche testato il biosensore CRISPR su campioni di sangue prelevati da quattro bambini a cui era stato diagnosticato un tumore al cervello. "Il nostro biosensore elettrochimico è da cinque a dieci volte più sensibile di altre applicazioni che utilizzano CRISPR/Cas per l'analisi dell'RNA, " spiega l'ingegnere di microsistemi di Friburgo Dr. Can Dincer. Egli guida il team di ricerca insieme al biologo Prof. Dr. Wilfried Weber, dell'Università di Friburgo. "Stiamo facendo un lavoro pionieristico in Germania e in Europa per questa nuova applicazione delle forbici genetiche, "Dancer sottolinea.

Nel genoma sono codificate molecole corte note come microRNA (miRNA), ma a differenza di altre sequenze di RNA, non sono tradotti in proteine. In alcune malattie, come il cancro o la malattia neurodegenerativa, Alzheimer, livelli aumentati di miRNA possono essere rilevati nel sangue. I medici stanno già utilizzando i miRNA come biomarcatore per alcuni tipi di cancro. Solo il rilevamento di una moltitudine di tali molecole di segnalazione consente una diagnosi appropriata. I ricercatori stanno ora lavorando a una versione del biosensore che riconosce fino a otto diversi marcatori di RNA contemporaneamente.

Il biosensore CRISPR funziona come segue:una goccia di siero viene miscelata con la soluzione di reazione e fatta cadere sul sensore. Se contiene l'RNA bersaglio, questa molecola si lega con un complesso proteico nella soluzione e attiva le forbici genetiche, in un modo simile a una chiave che apre una serratura. Così attivato, la proteina CRISPR si interrompe, o fende, gli RNA reporter che sono attaccati alle molecole di segnalazione, generando una corrente elettrica. La scissione determina una riduzione dei segnali di corrente che possono essere misurati elettrochimicamente e indica se il miRNA che si sta cercando è presente nel campione.

"La particolarità del nostro sistema è che funziona senza la replicazione del miRNA, perché in quel caso sarebbero necessari dispositivi e prodotti chimici specializzati. Ciò rende il nostro sistema a basso costo e notevolmente più veloce di altre tecniche o metodi, " spiega Dincer. Sta lavorando a nuove tecnologie di sensori presso il Freiburg Center for Interactive Materials and Bioinspired Technologies (FIT) e insieme al Prof. Dr. Gerald Urban presso il Department of Microsystems Engineering (IMTEK).

Weber, un professore di biologia sintetica presso il cluster di eccellenza CIBSS, il Center for Integrative Biological Signaling Studies dell'Università di Friburgo, sottolinea quanto sia importante l'ambiente interdisciplinare del CIBSS per un tale sviluppo:"I biologi di Friburgo lavorano insieme su queste tecnologie con loro colleghi dell'ingegneria e delle scienze dei materiali. Questo apre nuove, percorsi entusiasmanti verso soluzioni."

I ricercatori mirano a sviluppare ulteriormente il sistema in circa cinque-dieci anni per diventare il primo test rapido per le malattie con marcatori di microRNA consolidati che possono essere utilizzati direttamente nello studio medico. "Le apparecchiature di laboratorio devono comunque diventare più maneggevoli, "dice Weber.