“Resuscitate” proteine di microbi estinti da miliardi di anni

 

 

Scienziati spagnoli le hanno usate per correggere l’albinismo nelle cellule umane. Il loro studio mostra come creare nuovi sistemi di modifica genetica con molecole che non esistono più in natura.

 

 

 

Un team composto da alcuni dei maggiori esperti spagnoli di editing genetico ha ricostruito il genoma di organismi estinti, grazie a potenti computer che confrontano l’intero genoma degli esseri viventi di oggi e stimano come sarebbe quello dei loro antenati comuni.

In questo modo, i ricercatori hanno recuperato proteine di microrganismi vissuti 37 milioni di anni fa. E si sono spinti ben oltre, arrivando al genoma di microbi di 137 e 200 milioni di anni, fino a toccare il miliardo e giungere infine a 2,6 miliardi di anni fa, all’alba della comparsa della vita sulla Terra.

Ma quale era il loro scopo, oltre a segnare questi recod nel recuperare proteine così antiche? I ricercatori si sono concentrati sulla ricreazione degli enzimi Cas9, le molecole che funzionano come forbici in grado di tagliare il DNA di qualsiasi essere vivente in un punto specifico e che sono alla base del sistema CRISPR di editing genetico.

Da quando è stata ideata nel 2012, la tecnica ha rivoluzionato la ricerca in biomedicina, in quanto consente di riscrivere il libretto di istruzioni di qualsiasi organismo, e ora inizia ad avere le sue prime applicazioni nel trattamento di alcune malattie nell’uomo.

Ma questo sistema di editing non è perfetto. Può introdurre errori potenzialmente pericolosi nel genoma. Da qui la necessità di cercare nuovi strumenti di modifica genetica.

I ricercatori hanno creato nuovi sistemi CRISPR utilizzando queste proteine ancestrali e le hanno iniettate nelle cellule umane. I risultati, pubblicati su Nature Microbiology, mostrano che, nonostante siano così primitive, tutte le proteine sono in grado di modificare il genoma.

La proteina più antica di tutte può tagliare solo filamenti di DNA primitivo, costituito da un solo filamento. Ma il resto delle molecole Cas più recenti può già tagliare il DNA umano con crescente efficacia e infatti gli scienziati soo stati in grado di correggere due geni, TYR e OCA2, che causano l’albinismo.

 “Queste sono le più antiche proteine Cas mai ottenute. Pensiamo che siano come un diamante grezzo. Ora studieremo come possiamo renderli efficienti come quelli attuali o anche meglio “ ha detto a El Pais Raúl Pérez-Jiménez, ricercatore presso il centro basco per la ricerca cooperativa in nanoscienza NanoGUNE e co-autore dello studio.

Il fatto che le proteine primitive fossero più generiche può essere un vantaggio, in quanto consente loro di fare cose che gli attuali CRISPR non sono in grado di fare, come tagliare sia filamenti di DNA doppi che singoli e anche sequenze di RNA. “Sono come un coltellino svizzero. Hanno forbici, cavatappi, ago, cacciavite. Probabilmente non sono strumenti best-in-class, ma li hanno tutti”, afferma Pérez-Jiménez.

Un altro vantaggio è che i Cas primitivi sono molto diversi da qualsiasi versione attuale, quindi non vengono rilevati dal sistema immunitario, evitando il rigetto nelle future applicazioni mediche.

“Particolarmente affascinante è la resurrezione delle antiche proteine Cas9 e l’analisi della loro attività miliardi di anni dopo”, afferma Miguel Ángel Moreno Mateos, esperto di editing genetico presso il Centro andaluso di biologia dello sviluppo.

“Questi Cas9 resuscitati presentano nuove possibilità con un notevole potenziale nella biotecnologia, anche se sono necessari ulteriori studi e analisi per rendere questo una realtà”.