Il sistema CRISPR/Cas9 (si pronuncia crisper) si basa sull’impiego della proteina Cas9, una sorta di forbice molecolare in grado di tagliare un DNA bersaglio, che può essere programmata per effettuare specifiche modifiche al genoma di una cellula, sia questa animale, umana o vegetale. A seguito del taglio introdotto da Cas9, attraverso opportuni accorgimenti, è infatti possibile eliminare sequenze di DNA dannose dal genoma bersaglio oppure è possibile sostituire delle sequenze, andando ad esempio a correggere delle mutazioni causa di malattie.
La programmazione del bersaglio di Cas9 avviene attraverso una molecola di RNA, chiamata RNA guida, che può essere facilmente modificata in laboratorio e, una volta associata a Cas9, agisce come una specie di guinzaglio, ancorandola alla sequenza di DNA bersaglio da noi scelta.
Il sistema CRISPR/Cas9 è stato identificato originariamente studiando i batteri, dove la proteina Cas9 svolge la sua funzione di forbice molecolare aiutando questi microorganismi a proteggersi da virus patogeni, svolgendo quindi la funzione di una sorta di sistema immunitario dei batteri.
Tra il 2012 e il 2013 due gruppi di ricerca americani (provenienti dall’Università di Berkeley e dall’MIT di Boston) hanno per primi dimostrato che questa tecnologia può essere presa in prestito dai batteri per essere applicata come strumento biotecnologico per tagliare specifiche sequenze di DNA all’interno del genoma di una cellula non batterica.
Questa scoperta è stata una vera e propria rivoluzione per la ricerca biomedica, poiché per la prima volta si è riusciti ad introdurre modificazioni desiderate nel genoma in modo semplice, efficace, veloce ed economico. A dimostrazione di ciò CRISPR/Cas9 in pochi anni si è diffuso nei laboratori di tutto il mondo e viene oggi impiegato sia per la ricerca di base che per scopi applicativi. Infatti, pur essendo una tecnologia ancora relativamente nuova e in forte evoluzione, la sua robustezza la sta spingendo rapidamente verso la sperimentazione clinica.
L’avvento di CRISPR/Cas9 ha per la prima volta reso sensato ipotizzare il trattamento di tutta una serie di patologie a base genetica per cui prima non era neppure possibile concepire un approccio terapeutico.
Le enormi potenzialità offerte dalla forbice molecolare chiamata CRISPR/Cas9, il correttore genomico, per l’uso in terapia sono ad oggi frenate dagli errori di taglio – detti off-target, cioè fuori bersaglio – che avvengono sul genoma umano durante il suo utilizzo.
Si sta però arrivando ad ottenere un metodo efficiente e sicuro di trasferimento di CRISPR/Cas9 nelle cellule da curare (lenti SLiCES), per identificare varianti di CRISPR/Cas9 più precise come CRISPR/evoCas9 e tecniche migliorative per l’editing genomico.
da: https://www.unitn.it/ateneo/68544/cose-il-sistema-crisprcas9
L’utilizzo di questa metodica di genome-editing CRISPR/Cas9 (taglia e incolla del genoma) è uno degli aspetti più affascinanti e ricco di prospettive ma anche di risvolti di forte discussione etica nel campo della genetica. L’impiego più avanzato e promettente si basa sulla modificazione di cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC). In un recente lavoro le iPSC sono state generate da un campione di paziente con osteogenesi imperfetta (OI) con mutazione nel gene COL1A1. Nelle cellule è stata dapprima confermata la diminuzione della produzione di collagene di tipo I dovuta alla mutazione insieme alla ridotta mineralizzazione e deposizione di calcio durante l’osteogenesi in vitro. È stata quindi ripristinata con successo l’espressione del collagene di tipo I e la capacità osteogenica delle cellule correggendo il gene COL1A1 utilizzando il sistema CRISPR/Cas9. Nel complesso, questo studio suggerisce una nuova possibilità di trattamento e risoluzione della malattia in vitro utilizzando iPSC derivate dal paziente e sottoposte all’editing genico con CRISPR/Cas9
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42. Jung H, Rim YA, Park N, Nam Y, Ju JH. Restoration of Osteogenesis by CRISPR/Cas9 Genome Editing of the Mutated <i>COL1A1</i> Gene in Osteogenesis Imperfecta. J Clin Med. 2021 Jul 16;10(14):3141. doi: 10.3390/jcm10143141. PMID: 34300306; PMCID: PMC8307903. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34300306/
