Dopo la scoperta di CRISPR-Cas nei procarioti (batteri e altri organismi unicellulari privi di nucleo) gli scienziati si sono chiesti a lungo se esistessero sistemi simili negli eucarioti. Il nuovo studio dimostra che i meccanismi di taglio del DNA guidati dall’RNA sono presenti in tutti i regni della vita. La risposta, adesso, è arrivata, ed è affermativa. Un gruppo di ricercatori guidato da Feng Zhang del MIT e del Broad Institute del MIT e di Harvard ha infatti scoperto il primo sistema di editing genetico programmabile guidato da RNA negli eucarioti, organismi che includono funghi, piante, animali e quindi noi stessi. CRISPR, che è valso il Nobel alle sue scopritrici, è il progenitore di questi sistemi, e fa parte delle difese dei batteri contro l’invasione da parte di virus; il sistema scoperto negli eucarioti si basa invece su una proteina chiamata Fanzor. Proprio come nel caso di CRISPR, Fanzor usa una guida a RNA per mirare con precisione ad una sequenza bersaglio di DNA da editare; e sempre come nel caso di CRISPR, cambiando la sequenza di RNA, si può riprogrammare Fanzor per tagliare qualunque bersaglio di DNA si voglia, utilizzando tuttavia un sistema già ottimizzato per funzionare in cellule eucariotiche – incluse quelle umane.
Rispetto ai sistemi basati su CRISPR, quelli costruiti a partire da Fanzor sono potenzialmente più facilmente trasferibili a bersaglio in cellule e tessuti di interesse terapeutico, e ulteriori miglioramenti rispetto al sistema sin qui caratterizzato ne faranno una nuova preziosa tecnologia per l’editing terapeutico del genoma umano. Due anni fa, i membri del laboratorio Zhang hanno scoperto che nei procarioti, oltre a CRISPR/Cas, esiste una ulteriore classe di sistemi di editing genetico guidati da RNA nei procarioti chiamati OMEGA. Questi hanno la particolarità di essere collegati a elementi mobili del DNA, detti trasposoni, che sono in grado di “saltare” da un punto all’altro del genoma, e fanno parte di quel cosiddetto “DNA egoista” frutto di antiche integrazioni virali che, muovendosi dentro un genoma ospite, genera varietà in molti organismi diversi (per esempio, nel mais, ove sono stati scoperti per la prima volta da Barbara McClintock). Forse proprio da questi antichi mezzi molecolari utilizzati dai trasposoni sono poi derivati sistemi reclutati dalla cellula batterica per aggredire il genoma di virus invasori, come CRISPR/Cas. Tuttavia, il punto in questo caso più interessante è che gli eucarioti sono risultati contenere anche loro sistemi molecolari simili a OMEGA, che aiutano i trasposoni a spostarsi nel genoma: si tratta, appunto, delle proteine del tipo Fanzor, che i ricercatori hanno isolato in specie di funghi, alghe, amebe ed in un mollusco. Le proteine Fanzor forbici molecolari )cioè enzimi della classe delle endonucleasi) che tagliano il DNA utilizzando RNA noti come ωRNA per mirare a particolari siti nel genoma.
A differenza delle proteine CRISPR e in modo simile agli OMEGA, gli enzimi Fanzor sono codificati nel genoma eucariotico all’interno di elementi trasponibili e l’analisi filogenetica del team suggerisce che i geni Fanzor sono migrati dai batteri agli eucarioti attraverso il cosiddetto trasferimento genico orizzontale. Fanzor e OMEGA sono più ancestrali di CRISPR, e sono pertanto fra le proteine più abbondanti del pianeta; sono probabilmente passate per trasferimento orizzontale aventi e indietro tra i genomi di moltissime specie di regni anche diversi. Per esplorare il potenziale di Fanzor come strumento di modifica del genoma, i ricercatori hanno dimostrato che può generare inserzioni ed eliminazioni in siti del genoma mirati all’interno delle cellule umane. I ricercatori hanno scoperto che il sistema Fanzor inizialmente era meno efficiente nel tagliare il DNA rispetto ai sistemi CRISPR-Cas ingegnerizzati negli ultimi anni, ma grazie ad alcune tecniche di biologia molecolare, hanno introdotto una combinazione di mutazioni che ne ha aumentato l’attività di Fanzor di 10 volte. Inoltre, a differenza di alcuni sistemi CRISPR e OMEGA, il gruppo di ricerca ha scoperto che una proteina Fanzor derivata da funghi non mostrava “effetti collaterali”, cioè difetti di taglio in cui oltre al bersaglio + degradato il DNA nelle vicinanze.
Vale a questo punto la pena di fare delle considerazioni ulteriori, rispetto a quelle di natura applicativa che hanno giustamente entusiasmato sia gli autori sia la comunità dei ricercatori nel campo dell’editing genetico. Il fatto che in tutti gli eucarioti, e non solo nei batteri, sia diffuso un sistema naturale di taglio specifico del DNA, che serviva per giunta almeno in origine a inserire pezzi di DNA (i trasposoni) in modo specifico nel genoma, ovvero in corrispondenza del bersaglio riconosciuto da Fanzor, significa che, se vogliamo usare le parole di James Shapiro, nelle piante, nei funghi e negli animali esiste un sistema già pronto per una sorta di “ingegneria genetica naturale”, in grado sia di mutare l’espressione del genoma, attraverso la mobilitazione dei trasposoni da e verso siti specifici, sia anche, nelle opportune condizioni, di prendere pezzi del genoma di un organismo e trasferirlo in organismi affatto diversi, senza che vi sia bisogno dell’infezione di specifici tipi di virus.
L’evoluzione biologica, sempre più, in quanto a generazione della varietà su cui poi agisce la selezione, appare sempre più dominata da processi in grado di rimescolare estensivamente le carte in gioco, senza aspettare il lungo e improbabile percorso di generazione di varietà sufficienti attraverso le mutazioni puntiformi casuali. L’ingegneria genetica naturale è cioè la norma, e non l’eccezione; ed è un processo casuale e brutale, molto più che non quella inventata nei laboratori umani, che utilizzano i mezzi scoperti in natura, ma orientano le loro potenzialità a fini precisi e in condizioni controllate. La paura del rimescolamento di genomi fra specie diverse, la mascherata verbale della denominazione TEA e altri simili equilibrismi verbali, legali e filosofici fanno sorridere, di fronte alla grande promiscuità della natura, che rifugge proprio da quell’equilibrio e da quella stasi tanto ricercata dall’uomo.
La natura fa casino in tutti i modi possibili, e da quel casino genetico trae la novità che può sopravvivere meglio e stermina il resto; le favole circa i tempi lunghi, i meccanismi armonici e quanto altro inventato per la paura dell’innovazione sono belle, ma non reggono di fronte all’innovatore supremo, ovvero al grande flusso darwiniano del mondo vivente. Facciamo buon uso della nostra conoscenza e preoccupiamoci di quello, invece di inventarci miti sul “naturale” e non.