La nuova generazione di CRISPR aumenta l'accuratezza della terapia genica

Rendere l'editing genetico più preciso

Fino a poco tempo fa, le modifiche genetiche erano piuttosto rudimentali e consistevano nell'inserire casualmente una nuova sequenza genetica negli organismi bersaglio.

Anche il metodo di inserimento era molto distruttivo. Di conseguenza, solo batteri e piante venivano geneticamente modificati di routine, e qualsiasi modifica genetica in organismi come i mammiferi (inclusi gli esseri umani) era complessa, costosa e lenta.

Questa situazione è cambiata in parte grazie alla tecnologia CRISPR, che ha improvvisamente aperto la strada all'editing genetico preciso e controllato. che porterà all'approvazione della prima terapia genica per le malattie genetiche umane alla fine del 2023.

Tuttavia, il CRISPR non è ancora perfetto e talvolta provoca modifiche genetiche indesiderate.

Le cose potrebbero cambiare grazie alla scoperta rivoluzionaria di tre ricercatori del MIT.

Hanno annunciato un nuovo metodo che consente di migliorare radicalmente l'affidabilità dell'editing genetico, aprendo la strada alla creazione di nuove terapie.

Hanno pubblicato i loro risultati sulla prestigiosa rivista scientifica Nature¹, sotto il titolo “Editor principali progettati con errori genomici minimi".

Dal CRISPR standard al Prime Editing

Dall'approvazione delle prime terapie basate su CRISPR-Cas9, l'idea di modificare in modo affidabile il genoma dei pazienti per curarli non è più fantascienza. Tuttavia, la tecnologia CRISPR non sempre modifica il gene bersaglio come previsto dagli scienziati.

Il sistema CRISPR è costituito da un enzima chiamato Cas9, in grado di tagliare il DNA a doppio filamento in un punto specifico, insieme a un RNA guida che indica a Cas9 dove tagliare.

I ricercatori hanno adattato questo approccio per eliminare sequenze geniche difettose o inserirne di nuove, seguendo uno schema di RNA.

Dal 2019, i ricercatori del MIT hanno pubblicato un nuovo concetto chiamato prime editing, che è più preciso del normale editing genetico CRISPR-Cas9. Di conseguenza, ha meno effetti indesiderati e minori probabilità di causare ulteriori problemi di salute a pazienti spesso già deboli.

Il prime editing utilizza una Cas9 modificata fusa con un enzima trascrittasi inversa, consentendole di eseguire tutte le possibili modifiche delle basi genetiche, nonché piccole inserzioni e delezioni di sequenze genetiche.

Quindi, a lungo termine, si prevede che il prime editing diventerà la versione aggiornata e più affidabile dell'editing genetico basato su CRISPR.

Fonte: Benjamin McLeod

Ad esempio, nel 2025 i prime editor sono stati utilizzati con successo per curare un paziente affetto da malattia granulomatosa cronica (CGD), una rara malattia genetica che colpisce i globuli bianchi.

“In linea di principio, questa tecnologia potrebbe in futuro essere utilizzata per affrontare centinaia di malattie genetiche, correggendo piccole mutazioni direttamente nelle cellule e nei tessuti.”

Vikash Chauhan - Koch Institute del MIT per la ricerca integrativa sul cancro

Ma necessitava di qualche piccolo miglioramento prima di poter essere utilizzato nelle cellule e nei corpi delle persone.

Come il Prime Editing migliora la precisione dell'inserimento del DNA

Il prime editing taglia solo uno dei filamenti complementari della sequenza di DNA bersaglio, aprendo uno spazio in cui è possibile inserire una nuova sequenza.

Tuttavia, una volta copiata, la nuova sequenza deve competere con il vecchio filamento di DNA per essere incorporata nel genoma.

Se il vecchio filamento supera quello nuovo, il lembo di DNA appena creato che rimane in eccesso potrebbe accidentalmente essere incorporato altrove, dando origine a errori.

Tali errori potrebbero in ultima analisi causare il cancro inserendosi casualmente nel genoma, un rischio evidente che deve essere ridotto.

Con la versione più recente di Prime Editor, questo tasso di errore varia da uno ogni sette modifiche a uno ogni 121 modifiche per le diverse modalità di modifica, il che è ancora troppo alto.

"Le tecnologie di cui disponiamo oggi sono davvero molto migliori rispetto ai precedenti strumenti di terapia genica, ma c'è sempre la possibilità che si verifichino conseguenze indesiderate",

Vikash Chauhan - Koch Institute del MIT per la ricerca integrativa sul cancro

Un importante passo avanti nell'affidabilità del montaggio Prime

Nel 2023, i ricercatori del MIT scoprirono che alcune versioni mutate della proteina Cas9 utilizzata nel prime editing a volte effettuavano il taglio una o due basi più avanti lungo la sequenza del DNA, anziché sempre nello stesso punto.

Ciò ha reso i vecchi filamenti di DNA meno stabili, quindi si sono degradati, facilitando l'incorporazione dei nuovi filamenti senza introdurre errori.

In questo nuovo studio del 2025, i ricercatori hanno identificato molteplici mutazioni Cas9 che hanno ridotto il tasso di errore a 1/20 del suo valore originale.

Combinando artificialmente tutte queste mutazioni in un'unica proteina Cas9, il tasso di errore è stato ridotto a 1/36 della quantità originale.

"Questo articolo delinea un nuovo approccio all'editing genetico che non complica il sistema di somministrazione e non aggiunge ulteriori passaggi, ma si traduce in una modifica molto più precisa con meno mutazioni indesiderate",

Phillip Sharp - Koch Institute del MIT per la ricerca integrativa sul cancro

Non contenti di questo, hanno utilizzato anche un sistema di editing primario dotato di una proteina legante l'RNA che stabilizza in modo più efficiente le estremità del modello di RNA.

Denominata vPE, la versione finale del loro kit di strumenti per l'editing genetico presentava un tasso di errore pari a solo 1/60 dell'originale, ovvero solo 101-543 modifiche, a seconda delle modalità di editing utilizzate.
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I passi successivi

Un altro ostacolo all'editing genetico è sempre stato quello di trasportare le proteine ​​e il DNA/RNA necessari all'editing genetico all'interno del nucleo delle cellule bersaglio, oppure di colpire solo tessuti specifici del corpo.

Questo sarà quindi il prossimo obiettivo dei ricercatori, soprattutto perché le tecniche di prime editing sono limitate da una scarsa distribuzione rispetto ai sistemi CRISPR-Cas9 "tradizionali" più piccoli e semplici.

Ritengono inoltre che questo strumento abbia il potenziale per accelerare il progresso della biotecnologia in generale, non solo per quanto riguarda le terapie di editing genetico.

In primo luogo, la tecnica e la scoperta che la modifica della proteina Cas9 può migliorarne l'affidabilità potrebbero essere applicate a tutte le tecnologie di editing genetico basate su CRISPR, non solo al prime editing.

In secondo luogo, questo potrebbe rappresentare un potente impulso per altri progetti di ricerca che utilizzano l'editing genetico e genomico come strumento di ricerca. Ad esempio, per trovare risposte su come si sviluppano i tessuti, come si evolvono le popolazioni di cellule tumorali e come le cellule rispondono ai trattamenti farmacologici.

“Gli editor del genoma sono ampiamente utilizzati nei laboratori di ricerca.

Quindi l'aspetto terapeutico è entusiasmante, ma siamo davvero emozionati di vedere come le persone inizieranno a integrare i nostri editor nei loro flussi di lavoro di ricerca".

Vikash Chauhan - Koch Institute del MIT per la ricerca integrativa sul cancro

Infine, è possibile che non tutte le mutazioni individuate per migliorare l'affidabilità di Cas9 siano state individuate in questo studio. Pertanto, ulteriori analisi e ottimizzazioni di questo nuovo concetto potrebbero produrre risultati ancora migliori in futuro.

Investire nell'editing genetico

Illumina

Mentre l' altre -omiche nella multiomica (proteomica, trascrittomica, ecc.) sono importanti, quasi tutti articolati in un modo o nell'altro attorno alla genomica, il "manuale di istruzioni" fondamentale di ogni cellula vivente.

E di gran lunga, il più grande produttore di macchine per il sequenziamento del genoma è Illumina. L'azienda si concentra sulla lettura di sequenze genetiche corte, ovvero quelle utilizzate per la diagnosi del cancro. Attualmente ha oltre 22,000 sequenziatori installati in 165 paesi.

Circa la metà dei materiali di consumo delle macchine di sequenziamento Illumina viene utilizzata in applicazioni cliniche, mentre l'altra metà viene utilizzata in laboratori di ricerca pubblici e privati. Nelle applicazioni cliniche, metà della domanda proviene dall'oncologia.

Fonte: Illumina

Poiché la genomica e la multiomica stanno diventando il fulcro del processo di scoperta dei farmaci, nonché della diagnostica del cancro, si prevede che le apparecchiature Illumina saranno molto richieste.

L'azienda prevede che la domanda di NGS (Next Generation Sequencing) crescerà del 18% CAGR per le applicazioni cliniche e del 6% CAGR per la ricerca, incrementando il mercato totale indirizzabile (TAM) del settore da 100 miliardi di dollari per la clinica a 25 miliardi di dollari per la ricerca entro il 2033.

Fonte: Illumina

Illumina ha avuto una storia complicata con la società di biopsia liquida Grail (GRAIL -0.36%), che era uno spin-off di Illumina, in seguito riacquisito e ora costretto a tornare allo spin-off dalle autorità garanti della concorrenza negli Stati Uniti e nell'UE.

Una volta risolto questo problema, Illumina potrebbe riprendere la sua crescita a lungo termine e l'aumento del prezzo delle azioni, soprattutto perché, in definitiva, i test di biopsia liquida di Grail continueranno probabilmente a basarsi sui sequenziatori Illumina.

Nel frattempo, un maggior numero di terapie geniche aumenterà anche l'uso dei sequenziatori Illumina sia in ambito clinico che di ricerca.

(Puoi anche leggere un'analisi più dettagliata dell'attività di Illumina, delle tecnologie future e della storia nel rapporto sugli investimenti dedicato.)

Ultime notizie e sviluppi sulle azioni Illumina (ILMN)

Studio referenziato

^{1. Chauhan, vicepresidente, Sharp, PA e Langer, R. Editor principali progettati con errori genomici minimi. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09537-3}