Per evitare la diffusione di una malattia mortale come la malaria, scienziati e ricercatori hanno messo in gioco “curiosità, ingegno, rigore scientifico ed anche un po’ di trasgressione”, sostiene Andrea Crisanti, professore di Parassitologia molecolare, da anni impegnato a utilizzare le metodologie biologiche più moderne per lasciare alle generazioni future un mondo senza malaria.
L’agente che trasmette la malaria
Già dalla prima metà dell‘800 era stato trovato all‘interno dei globuli rossi umani l’agente responsabile della malattia, un Plasmodium che veniva trasmesso agli umani con la puntura delle zanzare. Il ciclo di riproduzione del plasmodio è piuttosto complesso e richiede due ospiti: un umano e una zanzara. Quando la zanzara femmina punge un malato di malaria, insieme al sangue preleva anche il plasmodio: questo si riproduce all’interno delle ghiandole salivari della zanzara e viene poi trasmesso con la successiva puntura a un individuo sano dove si sviluppa invadendone i globuli rossi. Per evitare la diffusione della malattia si sono studiati modi diversi di eliminare il vettore zanzara, bonificando le paludi in cui gli insetti si riproducevano, usando grandissime quantità di insetticidi come il DDT (non conoscendone ancora gli effetti dannosi su altri organismi), disponendo zanzariere cosparse di insetticida alle finestre delle abitazioni, trovando farmaci come il chinino che bloccassero l’infezione da parte del plasmodio. Negli ultimi anni, racconta Crisanti descrivendo le sue personali esperienze di ricerca, è stato possibile usare tecniche innovative di biologia molecolare per rendere sterili le zanzare femmine e controllare quindi la proliferazione dei plasmodi e la diffusione della malattia.
Modificare geneticamente le zanzare
Fin dagli anni ’80 del ‘900 la possibilità di modificare geneticamente le zanzare veniva sperimentata in molti laboratori, mentre la speranza di trovare un vaccino contro la malattia non sembrava realizzabile. Si conosceva il comportamento dei trasposoni, frammenti di DNA che, guidati da un enzima trasposasi, si spostano nel genoma trasportando informazioni da una regione all’altra. Bisognava sperimentare una tecnologia che inserisse nel genoma delle uova della zanzara un elemento trasponibile capace di rendere sterili le femmine delle generazioni successive, bloccandone la riproduzione e interferendo così con la capacità di trasmettere il plasmodio. Prove, speranze, delusioni, successi parziali sono raccontati da Crisanti che rende comprensibili anche le complesse spiegazioni di biologia molecolare necessarie per seguire le varie tappe della ricerca. Altri gruppi di studio, modificando il genoma delle zanzare, avevano sperimentato la produzione di una piccola proteina, un peptide, che accecava il plasmodio impedendogli di entrare nell’intestino e quindi nelle ghiandole salivari. Bisognava però fare in modo che la modificazione genetica apportata fosse stabile ed ereditaria, mentre di solito la selezione naturale non favorisce la presenza di zanzare sterili che, all’interno della specie, vengono eliminate senza discendenza. Restano in vita e si riproducono invece le zanzare fertili, proprio quelle che si nutrono del sangue umano per sviluppare le loro uova e trasmettere il plasmodio.
L’avvento di CRISPR-Cas9
I modelli matematici indicavano chiaramente i tempi – lunghissimi secondo le esigenze umane – necessari per la diffusione di mutazioni che inducessero la sterilità nelle popolazioni di zanzare. Intanto, dopo anni di ricerca biologica, erano stati individuati dei geni HEG (Homing Endonucleases Genes) capaci di diffondere nella popolazione anche una manipolazione genetica che comportava diminuzione della capacità riproduttiva. E, dalla fine degli anni 80, la scoperta del funzionamento di CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) associato a proteine Cas aveva reso possibili delle tecnologie assolutamente rivoluzionarie. Usando CRISPR- Cas 9 era diventato possibile introdurre nelle uova di zanzara un frammento di acido nucleico necessario al loro processo di maturazione. Così, spiega ancora Crisanti, è stato possibile bloccare lo sviluppo degli insetti ottenendo zanzare femmine che non pungevano e quindi non erano in grado di trasmettere la malattia. Il grande successo della genetica, inoltre, permetteva di sviluppare un meccanismo detto di gene drive o reazione genetica a catena, per cui la mutazione indotta con CRISPR-Cas9 poteva trasmettersi alle generazioni successive. Le conferme sperimentali si sono dimostrate tutte positive, avvicinandoci al tempo in cui “sarà possibile vivere in un mondo senza malaria” ma forse anche senza malattie veicolate da insetti.
Interrompere la trasmissione della malaria
Restano, ovviamente, aperti i problemi etici, e le domande sono tante quanto le capacità di immaginare futuri possibili. Le tecniche di gene drive sono facilmente accessibili e i modelli matematici sostengono che possono essere facilmente applicate a specie con tempi di generazione brevi, come quelle di molti insetti. Crisanti prospetta ulteriori sviluppi di ricerca programmando interventi genetici che non distruggano la capacità riproduttiva delle specie – delle zanzare in questo caso – ma blocchino lo sviluppo interno di parassiti come il Plasmodio, interrompendo i cicli di trasmissione. Modificare la traiettoria di una specie nello spazio-tempo portandola a estinzione o trasformando geneticamente la sua linea germinale è diventato possibile: ma in che misura è lecito alla specie umana intervenire per il proprio interesse nei processi naturali, alterando i processi evolutivi che hanno modellato nel tempo la vita e le interazioni tra le specie? Ci sono limiti a estendere le tecnologie sul controllo delle trasmissioni ereditarie? Modificare l’evoluzione può avere conseguenze sull’ambiente e sulla sopravvivenza dei viventi? Nel caso specifico, è noto che gli insetticidi danneggiano a modo loro l’ambiente e sono tossici per molte specie compresa la nostra, accumulandosi e perdendo efficacia: ha senso allora, per evitarne l’uso, pensare di intervenire scientificamente sulla riproduzione di insetti ritenuti nocivi per le coltivazioni di oggi? Bisogna pensare alle conseguenze globali nel tempo di un vantaggio immediato? Gli spazi e le modalità di convivenza con le altre specie si modificano con velocità straordinari e, a partire dal riscaldamento globale, molte conseguenze su tempi lunghi non possono più essere evitate.
Un mondo senza malaria
La conoscenza va avanti anche per rispondere a queste domande. Genetica e biologia molecolare hanno modificato il nostro rapporto con la vita, le malattie, gli altri umani e gli altri viventi attraverso un lavoro lungo di scienziati con competenze diverse, costellato di successi e di ostacoli che nel tempo vengono via via superati. Come dimostrano i lavori di Crisanti e dei suoi colleghi, dalle prime ricerche novecentesche di Grassi e Bastianelli le modalità di intervento sulla malaria sono radicalmente cambiate. Un mondo senza malaria è sempre più vicino, segnando un’altra tappa nella conoscenza della vita.
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