Nanoparticelle d’oro, così migliora il “taglia e cuci” genetico

Utilizzare le nanoparticelle d’oro per migliorare l’efficacia di Crispr-Cas9, la tecnica per permette di modificare in modo mirato, “tagliando e cucendo”, il DNA. È la strategia adottata da un team di scienziati dell’Università del Massachusetts, negli Usa, che hanno pubblicato la loro innovazione su ACS Nano. Ne parliamo con Lina Ghibelli, docente di Nanobiotecnologie dell’Università di Roma Tor Vergata.

Come funziona Crispr-Cas9 e quali sono i limiti della tecnica?
“La tecnica Crispr-Cas9 funziona utilizzando un frammento di RNA complementare alla sequenza di DNA che si vuole modificare, e un enzima, il Cas9 appunto, responsabile del taglio. Il sistema Crispr-Cas9, grazie ai meccanismi di riparazione del DNA presenti nella cellula, può così modificare la sequenza bersaglio del genoma attraverso un meccanismo di ‘taglia e cuci’. Alcuni di questi meccanismi di ricucitura introducono ‘errori’ nella sequenza, che inattivano il gene. È possibile anche ricucire, nella zona di taglio, sequenze desiderate. Grazie a questa strategia, si possono quindi studiare l’effetto dell’introduzione di determinate mutazioni ma anche curare malattie genetiche. Ma le applicazioni cliniche di questa tecnica sono ostacolate dalla incapacità del complesso ‘Rna guida+Cas9’ di entrare nella cellula bersaglio per esercitare la sua attività terapeutica in vivo. Questi ostacoli dipendono da proprietà intrinseche del complesso, come la carica negativa e la bassa capacità di penetrare la membrana cellulare”.

Come è possibile superare questo ostacolo?
“I ricercatori americani, per esempio, propongono una strategia nuova di ‘impacchettamento’ dei componenti del sistema Crispr in nanoparticelle d’oro, delle dimensioni di circa 500 nanometri (0,5 millesimi di mm). Questo sofisticato nano-congegno riesce a penetrare la membrana cellulare senza danneggiare le cellule e rapidamente rilascia il frammento di RNA e Cas9 in forma altamente attiva. Questa strategia permette una consegna diretta all’interno delle cellule, migliorando l’efficacia di editing del genoma”.

L’uso delle nanoparticelle d’oro come veicolo potrebbe creare dei problemi?
“Le nanoparticelle d’oro sono estremamente versatili e si prestano molto bene alle esigenze di formare nanovettori ad altissima complessità, per cui stanno diventando lo strumento di elezione come veicoli in nanomedicina. Finora le analisi tossicologiche non hanno evidenziato rischi connessi all’uso biomedico, ma si deve considerare che sono particelle inorganiche, non biodegradabili, e l’effetto di un loro accumulo nell’organismo è ancora da verificare. Esistono alternative, come ad esempio nano-vescicole lipidiche o polimeri organici, che per loro natura sono biodegradabili e totalmente biocompatibili. Sarà interessante verificare se saranno sufficientemente versatili anche in questo caso”.

Riferimenti: ACS Nano

Articolo prodotto in collaborazione con il Master SGP della Sapienza Università di Roma