Dopo l’editing genetico, Crispr sbarca nella diagnostica

Non solo genome editing: una variante della tecnica CRISPR/Cas, strumento di punta dell’ingegneria genetica, può essere applicata in ambito diagnostico per rilevare le infezioni o per individuare DNA tumorali mutati in modo rapido, economico ed estremamente accurato. SHERLOCK, questo il nome della nuova tecnica messa a punto da un gruppo di scienziati del Broad Institute di Cambridge, Massachusetts, e descritta in un articolo su Science, che sfrutta il principio CRISPR/Cas per riconoscere acidi nucleici presenti in concentrazioni infinitesime e con precisione superiore a quella di metodi analoghi.

Alla base del sistema immunitario acquisito di alcuni procarioti, il meccanismo CRISPR/Cas è diventato la tecnica di genome editing che ha rivoluzionato l’ingegneria genetica. Diversi ingredienti hanno consentito di trasformarlo poi in uno strumento diagnostico. Il principale è l’enzima C2C2 (ribattezzato Cas13a), che, attivato dalla presenza di sequenze specifiche di RNA, inizia a distruggere tutte le molecole di RNA circostanti. Questo “effetto collaterale” è specifico di Cas13a: altri enzimi associati al CRISPR, come il Cas9 usato nell’ingegneria genetica, non lo fanno. Per evidenziare l’avvenuta attivazione del Cas13a (e quindi il riconoscimento e il taglio della sequenza target), i ricercatori hanno pensato di aggiungere un RNA reporter, una molecola di RNA che, se tagliata, diventa fluorescente. Il segnale luminoso emesso dai frammenti indica che Cas13a ha iniziato la sua opera distruttiva e, dunque, che la sequenza “target” è stata riconosciuta. Infine, una tecnica detta di “amplificazione isotermica”, per pre-amplificare la quantità di acidi nucleici, è stata utilizzata spingere il nuovo strumento fino a sensibilità attomolari (10⁻¹⁸). Dalla combinazione di questi ingredienti è nato SHERLOCK, “Specific High-sensitivity Enzymatic Reporter unLOCKing”.

Uno dei punti forza di SHERLOCK è la versatilità: i ricercatori hanno messo alla prova le sue capacità in una serie di applicazioni, dal rilevamento di infezioni virali e batteriche alla distinzione di genotipi di DNA umani e di mutazioni tumorali.

Nei test effettuati al Broad Institute, SHERLOCK è stato capace di rilevare il virus Zika, distinguendolo dal suo parente prossimo Dengue, in campioni di siero, urina o saliva in cui il virus è presente in concentrazioni molto basse (dell’ordine di un migliaio di repliche per millilitro). Inoltre, SHERLOCK è sensibile a differenze di anche una sola base nucleica: ad esempio è in grado di discriminare due ceppi di Zika, quello americano da quello africano. SHERLOCK è in grado di identificare anche infezioni batteriche: ha identificato con successo diversi ceppi patogeni di Escherichia coli e Pseudomonas aeruginosa, e due ceppi di Klebisiella pneumoniae con diversa resistenza antibiotica.

I ricercatori immaginano di trasformare SHERLOCK in pratici economici strip-test, come quelli utilizzati nei test di gravidanza, dal costo stimato di poco più di cinquanta centesimi l’uno.

Riferimenti: Science