Riassunto analitico
La tecnologia CRISPR-Cas si è evoluta fino a diventare, ad oggi, un potente strumento di editing genetico. Il sistema CRISPR è stato scoperto negli anni ‘80 nelle cellule batteriche, ma solo successivamente è stato caratterizzato e studiato più approfonditamente. Negli organismi archea, il sistema CRISPR è stato associato alla funzione di immunità adattativa nei confronti degli archeovirus. Il meccanismo molecolare dei sistemi CRISPR-Cas si basa su strutture proteiche, le proteine Cas, capaci di tagliare un filamento di acido nucleico attraverso un filamento di RNA guida (crRNA) complementare. Il processo è composto di 3 fasi, chiamate: adattamento, biogenesi del crRNA e interferenza. Nella fase di adattamento il batterio taglia e integra il materiale genetico esogeno nell’array genomico CRISPR. Nella fase di biogenesi, il CRISPR array viene trascritto in RNA dando vita al crRNA. Nella fase d’interferenza il crRNA guida la proteina Cas al taglio del filamento esogeno complementare. Il sistema CRISPR-Cas è stato sviluppato fino ad evolvere in un importante strumento di editing genetico biotecnologico perché è di semplice ingegnerizzazione, poco costoso e preciso. Infatti, a differenza dei precedenti strumenti di editing genetico (ZFNs e TALENs), necessita solo della disponibilità di un acido nucleico complementare a quello che si vuole tagliare e della presenza di una proteina Cas. É un processo semplice e poco costoso al contrario degli altri sistemi costituiti da una serie di proteine legate tra loro per poter riconoscere il filamento bersaglio, la cui costruzione e trasporto nelle cellule comporta un grado di complessità maggiore. Queste caratteristiche hanno reso il sistema CRISPR-Cas un valido strumento con ampie applicazioni medico-sanitarie. Le principali applicazioni sono state nell'ambito della terapia genica grazie alla possibilità di gene editing, per trattare malattie monogeniche, ma anche applicazioni per malattie infettive e per il cancro tramite la costruzione di cellule CAR-T. Per quanto riguarda la terapia genica ha permesso di trattare patologie come l’anemia falciforme o l’infezione da HIV: le cellule staminali ematopoietiche vengono prelevate dal paziente, modificate, tramite lo strumento CRISPR-Cas, e vengono poi reinfuse. La tecnologia CRISPR-Cas è stata utilizzata anche nell’ambito della diagnostica dato che permette di riconoscere sequenze genetiche con molta precisione, ed è stata quindi usata per rilevare infezioni virali, ad esempio per le infezioni da Dengue o Zika virus. Infine, ha trovato applicazione anche nell’ambito delle antibiotico-resistenze, in particolare per il trattamento delle infezioni del tratto urinario, attraverso la modifica genetica di batteriofagi.
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