Cos’è CRISPR-Cas12a2? & Perché è importante?

Una breve storia di CRISPR

CRISPR sta per Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, che sono segmenti di DNA procariotico contenenti brevi ripetizioni di sequenze di basi. Questi fanno parte di un sistema di difesa batterico che, insieme alle proteine associate a CRISPR (Cas), costituisce la base della tecnologia di editing genomico CRISPR-Cas9.  Essenzialmente mira al materiale genetico del virus per fermarne la propagazione.

Le molecole CRISPR possono essere usate insieme alla proteina Cas9 (Cas significa CRISPR Associated Protein) per formare la tecnologia CRISPR-Cas9. Questa tecnologia è sfruttata per modifica dei geni all’interno di cellule viventi e organismi usando sequenze CRISPR modificate.

Un vantaggio chiave della tecnica è che consente di mirare con grande precisione all’area del DNA che viene modificata, cosa che le tecniche precedenti non riuscivano a fare. Gli inventori di CRISPR-Cas9 hanno vinto il Premio Nobel per la Chimica nel 2020.

Ma Cas-9 non è l’unico modo possibile di utilizzare CRISPR. Esiste anche Cas13, che può essere usato per modificare l’RNA. E quello di cui tratta questo articolo, Cas12a

Cas12a vs Cas9

Questo spiegherà Cas12a il più possibile in modo comprensibile per un non biochimico, quindi alcuni dettagli saranno semplificati, e possiamo prima osservare cos’è CRISPR-Cas12a.

CRISPR-Cas12a è un sistema diverso da Cas9 in alcuni aspetti:

• Fornisce siti di taglio alternativi rispetto a quelli che Cas9 può fare.
  • Traduzione non tecnica: problemi difficili da risolvere con Cas9 potrebbero essere gestibili con Cas12a
• Taglia il DNA in modo da lasciare una sezione “appiccicosa” di DNA invece del taglio “smussato” di Cas9, e può essere tagliato più volte.
  • Traduzione non tecnica: Ciò porta a maggiori probabilità che l’editing genico avvenga.
• Non è necessario un transactivating crRNA (tracrRNA) per Cas12a, a differenza di Cas9. Grazie alle dimensioni più piccole, consentirebbe un editing genomico multiplex più semplice.
  • Traduzione non tecnica: più di un gene può essere modificato contemporaneamente con CAs12a

Fonte: Wikipedia

Proprietà uniche di Cas12a2

Con CRISPR-Cas12a, i ricercatori pensavano di avere una nuova versione, leggermente diversa, del ormai meglio compreso CRISPR-Cas9. Aveva molti usi interessanti grazie a queste variazioni, ma rimaneva lo stesso meccanismo di base.

E poi è arrivato Cas12a2.

L’ultimo numero, “2” alla fine, indica una variante di Cas12a che sembra avere proprietà molto diverse. In effetti, si comporta in modo molto diverso dal Cas12a “normale” rispetto a quanto il Cas12a sia diverso da Cas9.

I sistemi CRISPR-Cas sono progettati per attaccare geni estranei e proteggere i batteri dai virus. I ricercatori hanno riutilizzato questa capacità per l’editing genico. Ciò che fa Cas12a2 è molto diverso. Quando rileva RNA virale, inizia a attaccare TUTTI gli acidi nucleici all’interno della cellula. Nella maggior parte dei casi, ucciderà la cellula colpita, proteggendo il resto della colonia batterica e bloccando la replicazione del virus.

Questo meccanismo completamente nuovo ha garantito ai suoi scopritori uno spazio nella prestigiosa pubblicazione Nature all’inizio di gennaio 2023 in due diversi articoli (qualcosa di praticamente fondamentale per la carriera di qualsiasi biologo).

Applicazioni di Cas12a2

Il motivo dietro l’entusiasmo dei revisori di Nature è piuttosto semplice. Il meccanismo cas12a2 consente la creazione di uno strumento per “uccidere le cellule in modo programmabile”.

La prima applicazione potrebbe essere un editing molto più efficiente usando l’altro metodo CRISPR. Combinare Cas12a2 con altri sistemi CRISPR-Cas potrebbe aumentare l’efficienza dell’editing genico CRISPR attraverso la controselezione.

Potrebbe anche essere molto efficiente nel rilevare l’RNA virale. Quindi, una seconda applicazione è che CAs12a2 potrebbe essere trasformato in un test quasi perfetto per rilevare i virus. Il documento pubblicato dimostra già una prova di concetto di questa idea.

I test basati su CAs12a2 combineranno l’alta sensibilità di un test PCR con la facilità e il basso costo di un test domestico. Il tutto senza richiedere apparecchiature complesse.

La cosa migliore è che può essere regolato per rilevare praticamente qualsiasi virus a RNA, una famiglia che comprende virus come COVID-19, l’influenza, Ebola e Zika, nonché qualsiasi mutazione che sfuggirebbe al primo lotto di test.

Per progettare un nuovo test basterebbe conoscere il genoma del virus e progettare sequenze crRNA personalizzate. È qualcosa che può essere fatto in poche settimane, come ci ha mostrato la pandemia.

Quindi, al livello attuale di comprensione di Cas12a2, i test sembrano un’applicazione semplice.

La terza possibile applicazione potrebbe essere l’uso di CRISPR-Cas12a2 nel trattamento del cancro. Un esempio teorico potrebbe essere programmare Cas12a2 per reagire a sequenze genetiche specifiche solo alle cellule tumorali, costringendo la cellula cancerosa al “suicidio”. Tuttavia, questa applicazione potrebbe essere più lontana nel tempo rispetto alle altre a causa della complessità genetica delle cellule tumorali.

Considerazioni per gli investitori

La tecnologia CRISPR è ancora nelle sue fasi iniziali, con meccanismi completamente nuovi da scoprire. Sono serviti 7 anni ai ricercatori che lavorano su Cas12a2 per ottenere risultati sufficientemente buoni da comprenderlo. CRISPR-Cas12a2 è appena stato pubblicato ed è ancora lontano dalla commercializzazione. Non sarei sorpreso se altre varianti dei sistemi CRISPR-Cas fossero ancora nascoste nei risultati preliminari di altri team di ricerca in tutto il mondo.

Cas12a2 sarà un ambito da studiare attentamente nel contesto della tecnologia dei test, potenzialmente rappresentando una minaccia ai test antigenici e ai test PCR nel lungo periodo.

Potrebbe anche essere combinato con altre tecniche CRISPR per renderle più efficienti o risolvere ostacoli tecnici. In generale, Cas12a2 sembra un buon motivo per essere più ottimisti riguardo alla tecnologia CRISPR in generale e al suo potenziale di cambiare la medicina. Inclusi i test, qualcosa che nessuno aveva nemmeno immaginato fino a gennaio 2023.

Editas Medicine (EDIT ) (EDIT) è una delle aziende che attualmente lavora su questa tecnologia.