CRISPR potrebbe svolgere un ruolo chiave nelle nuove tecnologie utilizzate per identificare virus come H5NI e l’influenza

CRISPR può fare più che l’editing genetico

CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) è più noto come strumento per l’ingegneria genetica e, più recentemente, per curare malattie genetiche come l’anemia falciforme. Esploriamo molte di queste applicazioni nel nostro articolo “From Blindness to Meat Substitutes: CRISPR Gene-Editing Continues to Produce Promising Results”.

Ciò che rende CRISPR unico come strumento genetico è la sua capacità di corrispondere e identificare sequenze genetiche esatte con precisione.

Questa accuratezza è ora stata riutilizzata per testare le malattie e potrebbe essere più semplice da usare e più conveniente rispetto ai più comuni test PCR.

Ricercatori del Broad Institute, MIT e Princeton University hanno annunciato il rilascio di un test a striscia basato sulla tecnologia CRISPR, in grado di distinguere tra i due principali tipi di influenza stagionale, influenza A e B, nonché i sottotipi stagionali H1N1 e H3N2.

Fonte: Broad Institute

Come funziona?

La tecnologia è stata primo sviluppata nel 2020, sotto il nome SHINE (Streamlined Highlighting of Infections to Navigate Epidemics). È stata costruita sopra un metodo di test basato su CRISPR precedentemente sviluppato, SHERLOCK (Specific High-sensitivity Enzymatic Reporter unLOCKing). Sebbene SHERLOCK fosse efficiente, i molteplici passaggi dei metodi aumentavano i rischi di errori e letture errate.

Fonte: Nature

Il nuovo metodo SHINE può invece rilevare virus sia con una lettura colorimetrica su carta sia con una lettura fluorescente in provetta. Inoltre, i risultati della lettura fluorescente possono essere interpretati in modo automatizzato tramite un’applicazione per smartphone.

Perché è importante

Il test PCR è costoso e richiede attrezzature specializzate. Di conseguenza, solo un piccolo numero di pazienti viene testato (al di fuori delle condizioni pandemiche, naturalmente), di solito solo la parte di pazienti che visita un ospedale anziché il medico di famiglia.

Il test antigenico è spesso usato come alternativa al test PCR, ma è molto meno affidabile e sensibile.

Con un’identificazione corretta del ceppo a costi e complessità ridotti, i clinici potrebbero, ad esempio, decidere se utilizzare l’Oseltamivir. Questo antivirale comune è efficace solo per alcuni ceppi.

Un’altra applicazione sarebbe aiutare gli scienziati a monitorare meglio un’epidemia attraverso test rapidi sul campo.

CRISPR supera i metodi precedenti

L’espansione del 2024 di SHINE a diversi ceppi di influenza mira a sostituire il metodo attualmente usato nei laboratori di patologia, in particolare il PCR.

Gli approcci diagnostici tipici come la reazione a catena della polimerasi (PCR) richiedono tempi di elaborazione lunghi, personale addestrato, attrezzature specializzate e congelatori per conservare i reagenti a -80 °C, mentre SHINE può essere eseguito a temperatura ambiente in circa 90 minuti. Attualmente, il saggio richiede solo un blocco riscaldante economico per riscaldare la reazione, e i ricercatori stanno lavorando per semplificare il processo con l’obiettivo di restituire i risultati in 15 minuti.

Nel complesso, i test basati su CRISPR potrebbero offrire prestazioni migliori dal punto di vista pratico e commerciale e, in ultima analisi, sostituire il PCR quando si tratta di testare virus altamente variabili come l’influenza e i coronavirus.

I prossimi virus in linea

La prossima versione dei test a striscia basati su CRISPR sarà probabilmente ampliata in modo da poter essere usata per rilevare il virus dell’influenza e identificare quale ceppo è presente, distinguendo tra virus con sintomi simili, come coronavirus e influenza (virus dell’influenza).

Un altro tema urgente sono i ceppi di influenza aviaria e suina. Queste malattie stanno devastando le attività agricole. Presentano seri rischi per la salute umana, con la possibilità di causare una nuova pandemia se questi virus si adattano dagli ospiti animali agli esseri umani.

Dato il successo precedentemente dimostrato con il COVID e ora con l’influenza, è probabile che i test a striscia basati su CRISPR come SHINE diventino presto molto più comuni. Questo sarà particolarmente utile per virus in rapida evoluzione, dove tenere traccia della diffusione dei diversi ceppi è cruciale, compito in cui le strisce antigeniche di solito performano male.

Aziende CRISPR

1. Ginkgo Bioworks

L’azienda produce organismi su richiesta per applicazioni specifiche. Queste includono applicazioni biomediche e numerosi programmi di scienze industriali e dei materiali.

Ha anche un ampio segmento di biosicurezza, che è stato in forte crescita durante la pandemia.

Ginkgo Bioworks (DNA ) ha diversificato ampiamente le sue applicazioni con molti programmi di ricerca e partnership:

• Cannabinoidi
• Produzione di vaccini mRNA e medicina a base di acidi nucleici
• Proteine alimentari
• Produzione di fertilizzanti biologici in partnership con Bayer
• Microrganismi programmabili per malattie intestinali
• Biorisanamento della microplastica
• Sicurezza biologica e rilevamento di patogeni
• Riciclaggio di rifiuti e contaminanti

Guadagna denaro venendo pagata in anticipo per il processo di sviluppo e poi tramite royalties sul prodotto finito.

Le partnership di Ginkgo sono in costante espansione, con:

• Una partnership in crescita con Novo Nordisk.
• Una partnership con la società commerciale giapponese Sojitz Corporation.
• Finanziamento DARPA per proteine innovative per controllare il ghiaccio in ambienti estremamente freddi.
• $331 M accordo con Pfizer.
• $490 M accordo con Merck per ottimizzare la produzione di biologici.
• $406 M accordo con Boehringer Ingelheim per target non farmacabili.

Ginkgo Bioworks collabora inoltre con tutte le principali corporation agricole, molte delle quali hanno interessi nella produzione di biocarburanti e microbiologia. Alcune di queste includono Bayer, Cargill, Syngenta, Corteva, ADM, Exacta e altre.

Fonte: Gingko Bioworks

L’esperienza di Ginkgo nella progettazione personalizzata di sequenze genetiche, così come nel monitoraggio della biosicurezza, la rende un buon candidato per beneficiare dell’emergere di nuovi metodi di test basati sul DNA.

Quindi, ora che i test basati su CRISPR sono stati dimostrati come un’alternativa valida ai test PCR (un mercato enorme, anche al di fuori delle condizioni pandemiche), Ginkgo potrebbe sfruttare la sua esperienza e le sue partnership per conquistare una parte di questo mercato emergente.

2. Editas Medicine, Inc.

Editas è stata fondata da Jennifer Doudna, una scopritrice di CRISPR-Cas9. Editas ha iniziato a lavorare con Cas9 ma ora si concentra su una versione proprietaria di Cas12 che hanno ingegnerizzato: AsCas12a.

Puoi leggere di più sulle proprietà uniche di Cas12a nel nostro articolo dedicato “What Is CRISPR-Cas12a2? & Why Does It Matter?”.

Per riassumere brevemente, Cas12a è unico perché:

• Problemi difficili da risolvere con Cas9 potrebbero essere gestibili con Cas12a
• Ciò si traduce in maggiori probabilità di editing genetico rispetto a Cas9.
• È possibile modificare più di un gene contemporaneamente con Cas12a.

Puoi anche leggere una panoramica di tutte le aziende di Jennifer Doudna nell’articolo corrispondente “Top Jennifer Doudna Companies to Watch.”

Editas si concentra sulla malattia falciforme (SCD) e sulla beta-talassemia, due malattie in cui ha perso la corsa per la prima approvazione di trattamento a favore dei concorrenti CRISPR Therapeutics (CRSP ) e BlueBirdBio.

Tuttavia, Editas possiede brevetti significativi su CRISPR-Cas12, che sono stati utilizzati da altri ricercatori dell’Università del New South Wales, Australia, per sviluppare un test a striscia per il COVID-19 (il test a striscia dei ricercatori del Broad Institute menzionato sopra ha utilizzato CRISPR-Cas13).

Editas si concentra su altre versioni di CRISPR rispetto al “classico” CRISPR-Cas9, il che potrebbe rivelarsi utile per entrare rapidamente nel mercato dei test a striscia CRISPR e commercializzare (con o senza partnership) la propria versione dei test a striscia sviluppati da ricercatori delle università leader.