CRISPR è stato in tutto le notizie negli ultimi due anni, e con ragione. Questo strumento di editing genetico sta rendendo l’editing genetico più facile e veloce che mai, e le possibilità che ha aperto vanno ben oltre la salute umana.
Potresti aver sentito parlare dell’enorme potenziale che CRISPR potrebbe avere nel trattamento della malattia. La tecnologia sta già accelerando la ricerca sulle cause alla base di tutti i tipi di condizioni umane. Inoltre, sono in corso studi clinici che utilizzano lo strumento di editing genetico per trattare malattie che vanno dal cancro alla cecità e all’AIDS.
Le applicazioni mediche di CRISPR hanno preso i riflettori, soprattutto dopo le intense critiche che si sono sollevate dopo che uno scienziato cinese ha rivelato al mondo la nascita dei “gemelli CRISPR”, i primi esseri umani a nascere da un embrione modificato dal gene. Ma la tecnologia offre infinite (e meno moralmente discutibili) possibilità al di là delle sue applicazioni nella salute umana.
Parlando con diversi giocatori nell’arena CRISPR, ho raccolto un elenco di applicazioni insolite di CRISPR che mostrano chiaramente il potenziale che la tecnologia di editing genetico ha per influenzare molti diversi tipi di industrie.
Allevamento di animali da compagnia
I proprietari di animali domestici sono sempre desiderosi di sfruttare le ultime tecnologie per aiutare i loro animali da compagnia. Servizi di test genetici per testare la salute e la razza di cani e gatti sono aumentati negli ultimi anni, e la tecnologia CRISPR potrebbe presto seguire.
Lo strumento di editing genetico è stato proposto come un modo per rimuovere le malattie genetiche che abbondano nei cani di razza pura. Un grande esempio sono i dalmati, che spesso portano una mutazione genetica che li rende inclini a soffrire di calcoli vescicali. Un allevatore di cani negli Stati Uniti ha elaborato un piano per risolvere i dalmati, anche se gli animali dovranno passare attraverso la revisione della FDA prima che possano essere venduti.
Altri progetti che utilizzano CRISPR per l’allevamento di animali da compagnia includono la creazione di maiali in miniatura e di carpe koi con dimensioni, colori e motivi personalizzati.
Alimenti allergici
Le allergie alimentari colpiscono un’enorme percentuale della popolazione e possono essere pericolose per la vita in alcuni casi. Con CRISPR, potrebbe essere possibile fare latte, uova o arachidi che sono sicuri per tutti da mangiare. “Ci sono quattro proteine all’interno dell’albume che causano allergia”, ha spiegato Tim Doran, ricercatore presso il CSIRO australiano, in un podcast. “Stiamo essenzialmente riscrivendo quelle regioni del gene che sono riconosciute dal sistema immunitario e causano una reazione allergica.”
La figlia di Doran è allergica alle uova. “Mostrami un bambino che non vuole avere una torta di compleanno per il loro compleanno. Questo sarebbe l’obiettivo — una bella grande torta di compleanno che avrebbe potuto avere che ha un sapore piuttosto buono.”
Un altro gruppo di ricerca, nei Paesi Bassi, sta usando CRISPR-Cas9 per modificare il DNA del grano per rimuovere il glutine, rendendolo adatto ai celiaci. Tuttavia, la rigorosa regolamentazione dell’UE sull’uso del gene CRISPR nelle piante potrebbe rendere difficile per questo progetto vedere la luce, almeno in Europa.
Registratori a nastro DNA’
Gli scienziati di Harvard hanno usato CRISPR per creare uno strumento molecolare chiamato CAMERA — abbreviazione di CRISPR-mediata analogico multi-event recording apparatus. Lo strumento agisce come un registratore di eventi nella vita di una cellula, come l’esposizione ad antibiotici, sostanze nutritive, virus e luce.
Per ottenere ciò, CRISPR è stato programmato nelle cellule in modo che una modifica specifica del DNA fosse effettuata solo in presenza del segnale. Contando il tasso di modifiche, possono anche determinare la durata e la forza del trigger. Il sistema funziona in entrambe le cellule batteriche e umane, ed è possibile farlo registrare più tipi di segnali contemporaneamente.
A lungo termine, questi sviluppi potrebbero aiutare gli scienziati a rilevare gli inquinanti ambientali sul campo o tracciare i segnali che determinano se le cellule staminali diventano neuroni, cellule muscolari o un altro tipo di cellula.
Decaffeinato caffè in grani
Una società nel regno UNITO chiamato Tropico Biosciences ha creato un gene modificato varietà di chicchi di caffè che sono naturalmente decaffeinato. Utilizzando CRISPR, l’azienda è stata in grado di spegnere i geni che rendono i fagioli producono caffeina.
Questa varietà potrebbe avere un impatto positivo sul sapore, sulla nutrizione e sul costo del caffè decaffeinato. Attualmente, la produzione di caffè decaffeinato richiede un processo costoso e aggressivo in cui i chicchi sono immersi e cotti a vapore.
“Se si coltivano i fagioli senza caffeina o con una quantità inferiore di caffeina per cominciare, è possibile ottenere un prodotto finale che è molto più vicino al gusto del caffè normale e si può mantenere un contenuto maggiore dei composti molto sani che si trovano naturalmente nel caffè”, ha detto il CEO Gilad Gershon in un’intervista.
Combustibili più verdi
L’editing genetico potrebbe migliorare la produzione di biocarburanti da parte delle alghe. Utilizzando CRISPR-Cas9, la società Synthetic Genomics ha creato ceppi di alghe che producono il doppio del grasso, che viene poi utilizzato per produrre biodiesel. In particolare, lo strumento di editing genetico ha permesso agli scienziati di trovare e rimuovere i geni che limitano la produzione di grassi.
Fino ad ora, le alghe non producevano livelli di grassi abbastanza elevati da rendere economicamente redditizia la produzione di biodiesel. Con questa modifica, la loro efficienza convertendo la CO2 in biocarburante è molto più alta. L’azienda sta ora lavorando con la compagnia petrolifera ExxonMobil per raggiungere l’obiettivo di produrre 10.000 barili di biocarburante di alghe al giorno entro il 2025.
Pomodori piccanti
Gli scienziati in Brasile e Irlanda stanno usando CRISPR per creare il primo pomodoro che è naturalmente piccante. Si scopre che il pomodoro porta già molti dei geni per produrre capsaicina,il composto che rende piccante il peperoncino. Con tweaks da CRISPR, i ricercatori potrebbero dare loro i geni mancanti per renderli piccanti.
I peperoncini sono difficili da coltivare. Richiedono condizioni molto specifiche, producono livelli di calore incoerenti e hanno una resa molto inferiore rispetto ai pomodori. Grazie a CRISPR, sarebbe più facile ottenere la capsaicina piccante coltivandola nei pomodori. I ricercatori hanno già creato un primo ibrido di pomodoro e peperoncino, e abbastanza presto potremmo usarli per fare salsa piccante.
Sradicare i parassiti
CRISPR potrebbe aiutarci a controllare il numero di specie animali che trasmettono malattie infettive o che sono invasive in un particolare ecosistema. La tecnologia di editing genico può essere utilizzata per creare “unità geniche” che assicurano che una modificazione genetica sia ereditata da tutta la prole, diffondendosi in una popolazione animale per diverse generazioni.
L’anno scorso, i ricercatori dell’Imperial College di Londra, nel Regno Unito, hanno dimostrato che questa tecnologia potrebbe essere utilizzata contro le specie di zanzare responsabili della diffusione della malaria. Hanno introdotto un gene che, quando i loro due genitori lo portano, impedisce alle femmine di deporre le uova. In uno studio con zanzare in gabbia, la popolazione è stata spazzata via non appena 7 generazioni dopo l’introduzione del gene drive.
I ricercatori di tutto il mondo stanno ora progettando di testare se un approccio simile potrebbe servire a combattere i ratti invasivi che devastano l’ecosistema delle isole con specie in via di estinzione — e anche per limitare i danni dei gatti selvatici in Australia. Tuttavia, vi è controversia sul fatto che l’uso delle unità genetiche sia etico e se debbano essere vietate.
Cavalli da corsa più veloci
La società argentina Kheiron-Biotech sta modificando il genoma dei cavalli da corsa per rendere le razze che sono più veloci, più forti e migliori ponticelli. Grazie a CRISPR, i ricercatori dell’azienda sono stati in grado di modificare il gene che codifica per la miostatina, una proteina cruciale per la crescita dei muscoli. Hanno prodotto embrioni sani e si aspettano che i primi cavalli nascano quest’anno.
Nel 2013, la Federazione Internazionale per gli sport equestri ha revocato un divieto che impediva ai cavalli clonati di competere nelle competizioni internazionali. Da allora, i cavalli clonati hanno partecipato e vinto a sport come il polo, e con l’editing genetico alcuni si aspettano di vederli partecipare alle Olimpiadi in futuro.
Pesce più nutriente
Salmone geneticamente modificato che cresce due volte più velocemente sono normali salmone è già prodotto in Canada. Con l’avvento del gene CRISPR editing, gli scienziati potrebbero andare anche oltre. Un gruppo di ricerca in Norvegia ha utilizzato CRISPR-Cas9 per produrre salmone sterile, che li fa crescere meglio ed essere meno inclini ad ammalarsi. Impedisce inoltre al salmone di riprodursi se riesce a sfuggire agli impianti di acquacoltura.
I ricercatori stanno ora studiando tratti che potrebbero essere migliorati usando CRISPR. “Siamo interessati a migliorare la genetica per un migliore benessere del pesce, compresa la resistenza alle malattie”, mi ha detto Anna Wargelius, leader del gruppo di ricerca. In futuro, la tecnica potrebbe anche essere utilizzata per migliorare il contenuto di omega-3 del pesce per renderlo più sano e più nutriente.
Estinzione
Anche se il termine suona come proviene da un romanzo di fantascienza, non lo è. Gli scienziati stanno già lavorando per riportare animali estinti. Il primo candidato è il piccione passeggero, un tempo abitante delle foreste nordamericane.
Utilizzando la tecnologia CRISPR, i ricercatori prevedono di introdurre i geni dei piccioni passeggeri nel suo parente moderno: il piccione a coda di banda. Gli ibridi saranno allevati per diverse generazioni fino a quando il DNA della prole corrisponde a quello della specie estinta. La prima generazione di piccioni “rianimati” dovrebbe schiudersi nel 2022.
Non molto tempo dopo, i mammut potrebbero seguire. Un gruppo di Harvard sta ora lavorando per riportare indietro il mammut lanoso che si è estinto migliaia di anni fa.
Illustrazione di copertina di Elena Resko. Immagini via . Questo articolo è stato originariamente pubblicato a marzo 2019 e da allora è stato aggiornato per riflettere i cambiamenti nel campo.