CRISPR potrebbe essere la prossima superarma contro i virus?

Il potenziale di CRISPR oltre l’editing genetico

Dalla sua scoperta, CRISPR (“Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats”) ha rivoluzionato la medicina e la biotecnologia. Lo sviluppo di questa tecnica è valso a Emmanuelle Charpentier e Jennifer Doudna il Premio Nobel per la Chimica 2020.

Fonte: Nobel Prize

Questo perché CRISPR è il primo metodo di editing genetico che consente un targeting molto preciso di una sequenza genetica specifica, permettendo di correggere errori genetici sia in vitro che in vivo riducendo, ma non eliminando, il rischio di modifiche indesiderate.

Ciò è importante poiché l’inserimento genico non diretto è stato collegato a problemi gravi, in particolare rischi di cancro, rendendo il loro uso terapeutico difficile e controverso.

CRISPR può essere usato in diversi modi per interrompere un gene già presente, cancellare una sequenza specifica o modificare/inserire la sequenza genetica corretta.

Fonte: CRISPR Therapeutics

Questo si è trasformato in una svolta medica con l’approvazione FDA per la prima terapia basata su CRISPR nel 2023, sviluppata da CRISPR Therapeutics (CRSP )  per malattie del sangue genetiche (segui il link per un report dedicato su CRISPR Therapeutics).

Tuttavia, l’editing genico preciso controllato dall’uomo non è ciò per cui CRISPR è stato usato in natura. Questo è, prima di tutto, uno strumento antivirale che i batteri usano per sopravvivere agli attacchi dei virus.

Quindi sorge la domanda se CRISPR potrebbe essere usato allo stesso modo per trattare i virus umani. Specialmente quelli più difficili da combattere con vaccini o trattamenti antivirali.

Questa è l’idea investigata da ricercatori dell’Islamic Azad University (SRBIAU) (Iran), Semnan University of Medical Sciences (Iran), Shahid Beheshti University of Medical Sciences (Iran), Shahroud University of Medical Sciences (Iran) e University of Bergen (Norvegia).

Hanno pubblicato i loro risultati in una revisione sistematica della ricerca in corso nel campo su MDPI, sotto il titolo “Progress in CRISPR Technology for Antiviral Treatments: Genome Editing as a Potential Cure for Chronic Viral Infections”.

Le origini naturali di CRISPR come difesa virale

La maggior parte dei batteri è costantemente minacciata da virus specializzati nell’attaccarli, chiamati batteriofagi (letteralmente “mangia-batteri”). I fagi agiscono atterrando sul batterio e iniettandogli il loro materiale genetico, per replicare più virus.

Fonte: Innovative Genomics

Ogni sequenza genetica CRISPR trovata all’interno di un singolo CRISPR batterico deriva da un frammento di DNA di un batteriofago che aveva precedentemente infettato il procariota o uno dei suoi antenati.

In questo modo, il sistema CRISPR può riconoscere il materiale genetico del batteriofago e tagliarlo a pezzi prima che riesca a riprodursi in nuove particelle virali.

Questo forma una sorta di “immunità acquisita” per i batteri contro i virus fagi. CRISPR è presente in circa il 50 % dei genomi batterici sequenziati.

Considerando quanto siano diffusi i sistemi CRISPR e quanto siano importanti contro le infezioni virali per i batteri, questo metodo potrebbe essere usato anche per trattare i virus negli esseri umani?

Colpire le infezioni croniche con CRISPR

Perché le infezioni croniche?

Quando si parla di infezioni virali, quelle croniche sono tra le principali preoccupazioni dei medici. Ne sono esempi l’HIV e i virus dell’epatite.

Un problema specifico di queste malattie che consente loro di eludere sia i trattamenti sia il sistema immunitario è che possono andare in dormienza, con il materiale genetico virale incorporato nella cellula, a volte silente per anni.

A volte il provirus passa a uno stato inattivo in cui non viene trascritto, creando un problema particolarmente difficile.

Il sistema immunitario umano non riesce ad attaccare questi serbatoi latenti e neppure i farmaci antiretrovirali agiscono sulle sequenze che non vengono trascritte. Alcuni serbatoi di HIV-1 possono persistere nelle cellule T CD4+ fino a 60 anni.

La tecnologia CRISPR potrebbe essere impiegata in diversi modi contro queste infezioni virali croniche.

CRISPR può aiutare a curare HIV/AIDS?

Una possibilità è ricorrere all’ingegneria genetica per creare cellule umane prive dei recettori necessari all’infezione. Nel caso dell’HIV/AIDS, cellule immunitarie T CD4+ modificate e prive dei corecettori CCR5 e CXCR4 diventano resistenti al virus e possono impedirne l’ingresso.

Questo approccio ha mostrato risultati in laboratorio, ma richiederà ampi studi sugli animali e successivamente sperimentazioni sull’uomo per stabilirne efficacia e sicurezza.

Un metodo analogo di modifica delle cellule umane viene studiato per l’epatite C. In esperimenti preclinici, CRISPR-Cas13a diretto contro il sito d’ingresso del virus nelle cellule epatiche ha inibito la replicazione con danni limitati alle cellule del fegato.

CRISPR vs. infezioni dormienti dell’epatite B

Come l’HIV, il virus dell’epatite B forma nelle cellule del fegato un serbatoio virale latente basato sul “DNA circolare chiuso covalentemente” (cccDNA).

Studi su cellule in coltura hanno indicato che sistemi CRISPR diretti contro sequenze conservate del genoma dell’epatite B possono ridurre fino al 98% del materiale genetico virale.

Combattere l’HPV con CRISPR

Il papillomavirus umano, o HPV, è un virus a trasmissione sessuale che può causare lesioni precancerose, in seguito capaci di evolvere in tumori della cervice e di altri organi. Anche l’HPV può rimanere latente.

Esistono vaccini contro l’HPV, ma non coprono tutti i tipi virali e non curano le infezioni già presenti.

I sistemi CRISPR possono ripristinare o aumentare l’attività di pRb, una proteina oncosoppressore dell’ospite, ostacolando la crescita delle cellule positive all’HPV e la loro attività tumorale.

Usare CRISPR per affrontare il virus di Epstein–Barr (EBV)

Il virus di Epstein–Barr, o EBV, infetta le cellule immunitarie, in particolare i linfociti B, e causa la mononucleosi infettiva; in alcuni casi è associato a tumori maligni come il linfoma di Burkitt.

Anche in questo caso, la modifica delle cellule immunitarie potrebbe ostacolarne l’evoluzione tumorale e limitare le conseguenze più gravi dell’EBV.

CRISPR vs. approcci antivirali tradizionali

Come emerso durante la pandemia di COVID-19, una difficoltà ricorrente per i vaccini consiste nel colpire una parte del virus sufficientemente stabile tra i diversi ceppi, così che il vaccino resti efficace nonostante le rapide mutazioni.

Ciò avviene perché i virus modificano facilmente le proteine di superficie, che sono quelle accessibili agli anticorpi indotti dai vaccini.

I metodi basati su CRISPR-Cas13d possono invece colpire sequenze genetiche conservate che codificano la proteina del capside e la RNA polimerasi, entrambe necessarie alla replicazione virale.

Concentrandosi su queste regioni conservate, PAC-MAN mira a offrire un’efficacia ad ampio spettro contro diversi ceppi virali e perfino contro virus correlati.

Lo stesso metodo potrebbe essere applicato ai virus influenzali, particolarmente capaci di mutare e sfuggire ai vaccini esistenti.

Per esempio, negli esperimenti citati fino al 92% dei ceppi noti di influenza A è stato colpito usando appena sei crRNA; risultati analoghi sono stati ottenuti contro SARS-CoV-2 con 22 crRNA.

Terapie antivirali CRISPR: prospettive future e limiti

Anche se il sistema CRISPR può adattarsi alle mutazioni, non è infallibile, come dimostra il continuo adattamento dei batteriofagi ai sistemi CRISPR naturali. Questi metodi potrebbero rappresentare un importante progresso medico, ma difficilmente saranno una soluzione universale.

Le modifiche fuori bersaglio del genoma umano costituiscono inoltre un rischio, soprattutto con i sistemi CRISPR-Cas9, perché possono provocare mutazioni indesiderate o tossicità. Nelle malattie genetiche gravi prive di cure, il rapporto tra rischi e benefici può comunque giustificare l’impiego di terapie geniche approvate.

Per le malattie infettive che interessano popolazioni più ampie, autorità come la FDA potrebbero adottare un approccio più prudente, rallentando il percorso verso la commercializzazione.

Neppure il trasporto del sistema CRISPR nelle cellule dell’ospite è semplice. I vettori virali o le nanoparticelle possono causare reazioni immunitarie indesiderate o raggiungere organi diversi da quelli bersaglio.

I progressi delle terapie CRISPR, dall’impiego di varianti diverse da Cas9 come CRISPR-Cas12a fino a nuovi vettori meglio tollerati dall’organismo, favoriranno anche lo sviluppo delle terapie antivirali basate su CRISPR.

Inoltre, nuovi metodi basati su Cas13, che colpiscono l’RNA virale senza modificare il DNA dell’ospite, potrebbero essere particolarmente adatti a una risposta rapida contro virus a RNA come SARS-CoV-2.

Investire nell’innovazione CRISPR

Editas

Editas è stata fondata dalla co-scopritrice di CRISPR-Cas9 Jennifer Doudna. Editas ha iniziato a lavorare con Cas9 ma ora si concentra su una versione proprietaria di Cas12a che hanno ingegnerizzato: AsCas12a.

Le proprietà specifiche di Cas12a sono approfondite nel nostro articolo “Cos’è CRISPR-Cas12a2 e perché è importante?”.

Fonte: Editas

È inoltre disponibile una panoramica delle aziende collegate a Jennifer Doudna nell’articolo “Le principali aziende di Jennifer Doudna da tenere d’occhio”.

Editas si è concentrata sull’anemia falciforme e sulla beta-talassemia, due malattie per le quali CRISPR Therapeutics e bluebird bio hanno ottenuto per prime l’approvazione di un trattamento.

Nel complesso, il programma per l’anemia falciforme (recentemente rinominato Reni-Cell) ha subito diversi ritardi, suscitando preoccupazione tra gli investitori, ed è stato poi riorientato verso una terapia in vivo per differenziarsi dai trattamenti già approvati.

Editas possiede tuttavia importanti brevetti su CRISPR-Cas12. Ricercatori della University of New South Wales, in Australia, hanno usato questa tecnologia per sviluppare un test a striscia per il COVID-19, dimostrandone il potenziale oltre l’editing genetico.

Nel 2023 Editas ha inoltre firmato con Vertex un accordo da 50 milioni di dollari iniziali per l’uso della sua proprietà intellettuale su Cas9.

Editas si concentra su varianti di CRISPR diverse dalla “classica” CRISPR-Cas9. La sua proprietà intellettuale potrebbe favorire partnership e ricavi anche in assenza di un prodotto approvato dalla FDA, mentre la disponibilità di cassa dichiarata si estendeva nel 2026.

Con l’accumularsi dei dati su Cas12a per l’editing simultaneo di più geni, l’esperienza di Editas e l’attenzione della sua pipeline verso questa variante potrebbero rivelarsi preziose, pur restando i normali rischi clinici e commerciali.

(Puoi approfondire le aziende CRISPR nel nostro articolo “Le 5 migliori aziende CRISPR in cui investire”.)

Ultime notizie e sviluppi sul titolo Editas (EDIT)

Studi citati:

^{1. Nouri, F., Alibabaei, F., Forouzanmehr, B., Tahmasebi, H., Oksenych, V., & Eslami, M. (2025). Progress in CRISPR Technology for Antiviral Treatments: Genome Editing as a Potential Cure for Chronic Viral Infections. Microbiology Research, 16(5), 104. https://doi.org/10.3390/microbiolres1605010}