Cos'è CRISPR-Cas12a2? & Perchè importa?

Una breve storia di CRISPR

CRISPR è l'acronimo di Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (Crappelli Palindromici Corti Clustered Regolarmente Interspaziati), ovvero 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. In sostanza, agisce sul materiale genetico del virus per bloccarne la propagazione.

Le molecole CRISPR possono essere utilizzate insieme alla proteina Cas9 (Cas significa CRISPR Associated Protein) per formare la tecnologia CRISPR-Cas9. Questa tecnologia viene sfruttata per emodificando i geni all'interno delle cellule e degli organismi viventi utilizzando la modifica delle sequenze CRISPR.

Un vantaggio chiave della tecnica è che permette di mirare in modo molto preciso all’area del DNA che viene modificata, cosa che le tecniche precedenti non potevano fare. Gli inventori di CRISPR-Cas9 hanno vinto il Premio Nobel per la Chimica 2020.

Ma Cas-9 non è l’unico modo possibile per utilizzare CRISPR. C'è anche Cas13, che può essere utilizzato per modificare l'RNA. E quello riguardante questo articolo, Cas12a

Cas12a contro Cas9

Questo spiegherà Cas12a il più possibile in un modo comprensibile da un non biochimico in modo che alcuni dettagli saranno in qualche modo semplificati e potremo prima vedere cos'è CRISPR-Cas12a.

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

• Fornire siti di taglio alternativi a ciò che Cas9 può fare.
  • Traduzione non tecnica: i problemi difficili da risolvere con Cas9 potrebbero essere risolvibili con Cas12a
• Taglia il DNA in un modo che lascia una sezione “appiccicosa” di DNA invece del taglio “smussato” di Cas9 e può essere tagliato più volte.
  • Traduzione non tecnica: Il risultato è una maggiore probabilità che si verifichi l’editing genetico.
• Non c'è bisogno di a transattivante del crRNA (tracrRNA) per Cas12a, contrariamente a Cas9. A causa delle dimensioni più ridotte, consentirebbe un più semplice editing del genoma multiplex.
  • Traduzione non tecnica: più di un gene può essere modificato contemporaneamente con CAs12a

Fonte: wikipedia

Proprietà uniche Cas12a2

Con CRISPR-Cas12a, i ricercatori pensavano di avere una versione nuova, leggermente diversa dell’ormai meglio compreso CRISPR-Cas9. Ha avuto un utilizzo molto interessante a causa di queste variazioni, ma era sempre lo stesso meccanismo di base.

E poi è arrivato Cas12a2.

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

I sistemi CRISPR-Cas sono progettati per attaccare geni estranei e proteggere i batteri dai virus. I ricercatori hanno riproposto questa capacità nell’editing genetico. Ciò che fa Cas12a2 è molto diverso. Quando rileva l'RNA virale, inizia 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 ottenuto ai suoi scopritori un posto nella prestigiosa pubblicazione Nature all'inizio di gennaio 2023 in 2 diversi articoli (qualcosa che praticamente fa carriera per qualsiasi biologo).

Applicazioni Cas12a2

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

La prima applicazione potrebbe essere un editing molto più efficiente utilizzando l'altro metodo CRISPR. La combinazione di Cas12a2 con altri sistemi CRISPR-Cas potrebbe aumentare l’efficienza dell’editing genetico CRISPR attraverso la controselezione.

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

Test basati su CAs12a2 combinerebbe l'altissima sensibilità di un test PCR con la semplicità e l'economicità di un test casalingo. Il tutto senza richiedere macchinari complessi.

La parte migliore è che può essere regolato per rilevare praticamente qualsiasi virus RNA, una famiglia che contiene virus come COVID-19, influenza, Ebola e Zika, nonché qualsiasi mutazione che eluderebbe il lotto iniziale di test.

Per progettare un nuovo test basterebbe conoscere il genoma del virus e progettare sequenze di crRNA personalizzate. Un'operazione che può essere realizzata in poche settimane, come ci ha dimostrato la pandemia.

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

La terza possibile applicazione potrebbe riguardare l’uso di CRISPR-Cas12a2 nel trattamento del cancroUn esempio teorico potrebbe essere quello di programmare Cas12a2 in modo che reagisca solo a sequenze genetiche specifiche della cellula cancerosa, costringendola al "suicidio". Tuttavia, questa applicazione potrebbe essere più avanzata rispetto alle altre, a causa della complessità della genetica delle cellule cancerose.

Investimento da asporto

La tecnologia CRISPR è ancora agli inizi, con meccanismi completamente nuovi da scoprire. Il ricercatore che lavora su Cas12a2 ha impiegato 7 anni per ottenere risultati sufficientemente buoni per capirlo. CRISPR-Cas12a2 è stato appena pubblicato ed è ancora lontano dal raggiungere la commercializzazione. Non mi sorprenderei se altre varianti dei sistemi CRISPR-Cas fossero ancora nascoste nei risultati preliminari di altri gruppi di ricerca in tutto il mondo.

Cas12a2 sarà uno spazio da studiare attentamente nel contesto della tecnologia dei test, costituendo potenzialmente una minaccia per i test antigenici e i test PCR a lungo termine.

Potrebbe anche essere combinato con altre tecniche CRISPR per renderle più efficienti o risolvere ostacoli tecnici. Nel complesso, Cas12a2 sembra un buon motivo per essere più ottimisti sulla tecnologia CRISPR in generale e sul suo potenziale di cambiare la medicina. Compresi i test, qualcosa che nessuno aveva nemmeno previsto fino a gennaio 2023.

Editas Medicina (MODIFICA) è una delle società che è attualmente lavorando su questa tecnologia.