Il recente esperimento di gene editing su embrioni umani effettuato da Junjiu Huang e dal suo team dell’Università Sun Yat-Sen (a Guangzhou) ha sollevato diverse preoccupazioni, tanto che c’è chi ha parlato esplicitamente di “rischio eugenetica”. E ciò nonostante che gli stessi studiosi cinesi abbiano scelto, per ragioni etiche, di utilizzare embrioni anomali, comunque incapaci di svilupparsi oltre un certo stadio.

Lo studio cinese è stato pubblicato su una rivista di basso profilo, Protein & Cell, dopo che era stato rifiutato – per ragioni etiche – da “Nature”. Per gli autori il metodo specifico da loro utilizzato, Crispr, non è assolutamente pronto per la pratica clinica, data la scarsità dei risultati: “Se si vuole applicarlo ai normali embrioni, è necessario che la sua efficacia sia vicina al 100 per cento. Questo è il motivo per cui ci siamo fermati. Pensiamo ancora che esso non sia abbastanza maturo”, hanno dichiarato gli studiosi.

Vediamo dunque più nel dettaglio in cosa consiste l’editing genetico, un insieme di tecniche che, grazie alla loro accresciuta precisione rispetto all’armamentario tradizionale dei biotecnologi, promettono di rivoluzionare l’ingegneria genetica del futuro e il nostro stesso rapporto con il patrimonio genetico che i nostri discendenti erediteranno da noi.

Una delle strade comunemente perseguite per studiare la funzione di un certo gene consiste nell’interferire con esso – in pratica, nel costringerlo a mutare – e nell’osservare le conseguenze di questa operazione. In certi casi è però molto difficile provocare a comando mutazioni specifiche, localizzate proprio nell’area del genoma da noi scelta. In tali situazioni ci si deve avvalere di metodi indiretti, come ad esempio la Rna interference, in cui brevi sequenze di Rna – l’acido ribonucleico, che ha appunto la capacità di agganciarsi a zone specifiche del Dna – vengono usate letteralmente per “spegnere” un certo gene. Questa procedura non è però precisissima – può fornire risultati di qualità variabile, o semplicemente incompleti. Ecco dunque che scende in campo l’editing genetico.

Si tratta di una forma di ingegneria genetica in cui una porzione di Dna è inserita, sostituita, o rimossa da un certo genoma attraverso l’utilizzo di nucleasi (enzimi) appositamente sintetizzate in laboratorio – e note anche con il nome di “forbici molecolari”. Queste nucleasi sono in grado di effettuare incisioni – in pratica, rotture – in zone specifiche del genoma, e imbrigliare i meccanismi di autoriparazione di quest’ultimo, costringendolo poi a utilizzare – a mo’ di “schema di autoriparazione” – la copia del gene sano che vogliamo inserire, da noi fornita per l’occasione. Al momento sono disponibili quattro tipologie di gene editing basate su nucleasi: le Zfn (Zinc finger nucleases), le Talen (Transcription Activator-Like Effector Nucleases), il Crispr/Cas system (il metodo usato dal team cinese) e le meganucleasi.

I zinc finger – letteralmente, “dita di zinco” – sono strutture, o meglio regioni proteiche capaci di agganciarsi al Dna; esse sono caratterizzate dalla presenza di un atomo di zinco. Le Zfn sono dunque enzimi di restrizione artificiali creati fondendo zinc finger con altre strutture proteiche capaci di tagliare il Dna. Questa accoppiata permette di colpire zone specifiche dei genomi complessi, alterandole.

Anche i Talen sono enzimi di restrizione artificiali creati in questo modo. In questo caso le strutture capaci di agganciarsi al Dna, che possono essere disegnate in modo da connettersi a qualunque sequenza genica desiderata, derivano dai Tal effectors, strutture proteiche in grado di svolgere appunto tale funzione e presenti in alcuni batteri che infettano le piante.

I Crispr (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) sono elementi genetici che i batteri utilizzano come forma di immunità acquisita per proteggersi dai virus. Essi consistono in brevi sequenze geniche provenienti dai genomi virali e incorporate in quelli batterici. Le Cas sono proteine associate ai Crispr e capaci di effettuare tagli sul genoma batterico e incorporarvici il Dna virale. Introducendo nelle cellule che vogliamo manipolare plasmidi – piccoli filamenti di Dna circolari – contenenti Crispr fatti su misura e geni per la sintesi delle Cas, è possibile tagliare e modificare il genoma in punti precisi.

Le meganucleasi, scoperte verso la fine degli anni Ottanta, sono enzimi comunemente presenti nei batteri e capaci di riconoscere e tagliare sequenze molto ampie di Dna. Sebbene esse esistano in natura in diverse forme (ognuna dotata di piccole – e utili – differenze relative alle zone del Dna che possono tagliare), la probabilità che esse siano adatte alle esigenze specifiche degli ingegneri genetici che le usano sono virtualmente nulle; proprio per questo prima di essere usate, esse devono essere sottoposte a un processo di manipolazione che le adatti al compito richiesto. Comparate con i metodi precedenti, le meganucleasi hanno un grado di tossicità cellulare inferiore, tuttavia il lavoro di adattamento necessario per il compito che andranno a svolgere è più costoso e richiede più tempo.