Con “Tutto quello che avreste voluto sapere sul sesso e non avete mai osato chiedere”, Woody Allen ha fornito ai giovani degli anni '70 una ironica descrizione in chiave cinematografica di alcuni processi legati alla biologia dello sviluppo. Negli anni '90, ci hanno pensato i personaggi animati di “Esplorando il corpo umano” a dare un’idea di come si sviluppi la vita. Oggi, tocca alla tecnica CRISPR-Cas9 il compito di fornire un quadro scientifico preciso delle prime fasi di sviluppo di un embrione.
Guidato dalla dott.ssa Kathy Niakan, un team di ricercatori del "Francis Crick" Institute di Londra ha fatto ricorso alla nota tecnica del 'taglia e cuci' molecolare per studiare la funzione di alcuni specifici geni durante le prime fasi di sviluppo dell'embrione. I risultati di questa innovativa ricerca sono apparsi sulla rivista Nature accendendo da subito l'interesse dell'universo scientifico, poiché la tecnica CRISPR-Cas9 era stata finora impiegata, più che altro, per lo studio di nuovi approcci terapeutici per patologie rare quali l'emofilia o alcune forme di leucemia (Clicca qui per maggiori informazioni).
Nel loro lavoro, i ricercatori inglesi hanno scelto come riferimento il gene POU5F1, che codifica per la proteina OCT4, un fattore trascrizionale considerato uno dei regolatori essenziali del processo di sviluppo dell'embrione. Si ritiene che POU5F1 sia tra i primi geni ad essere espressi in coincidenza con la fase di attivazione del genoma embrionale e che, pertanto, l’azione di OCT4 non sia identificabile prima della fase a otto cellule. Per tale ragione, sulla base di studi condotti su modelli animali e su cellule staminali embrionali umane, si è dedotto che un'alterazione a carico di OCT4 potrebbe avere come conseguenza l'evoluzione di un fenotipo embrionale chiaramente evidenziabile. Sulla base di queste premesse, il team della dott.ssa Niakan ha messo a punto un pannello di filamenti guida di RNA (sgRNA) impiegati per colpire sezioni diverse di POU5F1 e, dopo averne testato l'efficacia in un modello murino, ha selezionato quello in grado di produrre i più alti tassi di efficienza e lo ha utilizzato su embrioni umani in eccesso, messi a disposizione da coppie sottopostesi a processi di fecondazione assistita.
La tecnica non ha prodotto siti di inserzione 'off-target', confermando la sua elevata specificità d'azione. Inoltre, nei modelli murini è stato possibile osservare che le blastocisti (così vengono chiamati gli embrioni dal 4º al 14º giorno dopo la fecondazione) nelle quali OCT4 risultava inespresso non riuscivano a portare a compimento correttamente tutte le fasi dello sviluppo. Tale risultato ha trovato conferma anche negli embrioni umani, sancendo il ruolo chiave di OCT4 nel garantire la vitalità della blastocisti e il mantenimento dell’appropriato programma di sviluppo.
Dalle pagine del Sole 24 Ore, il genetista Edoardo Boncinelli ribadisce come questa conclusione "apra una nuova era", indicando come "tutto quello che è stato fatto finora, accendendo e spegnendo geni e vedendo che cosa succede, adesso sarà possibile farlo più velocemente e con maggiore precisione". A differenza di quanto avviene nei topi, il valore di OCT4 è stato osservato molto precocemente nelle cellule umane e l'induzione di mutazioni che lo coinvolgono ha prodotto interferenze nette con lo sviluppo della blastocisti. In questo senso, mutazioni che intervenissero in fasi successive all'attivazione del genoma embrionale, potrebbero non comportare compromissione delle funzionalità della blastocisti.
Boncinelli sottolinea che, nonostante il fattore OCT4 sia noto da 30 anni, solo adesso si sa quanto sia importante per lo sviluppo, avendo compreso che non è possibile nascere se questa proteina non funziona a dovere. Questa ricerca, pertanto, assume un valore inestimabile nel processo di comprensione delle funzionalità dei geni coinvolti nello sviluppo dell'embrione e, secondo l'esperto, potrebbe aiutare gli scienziati ad "indirizzare un processo in una direzione piuttosto che in un'altra, per ottenere, in futuro, organi in laboratorio". L'attuale obiettivo, conclude Boncinelli, è "conoscere il ruolo di tutti i geni protagonisti dello sviluppo di un embrione", per ricreare un quadro di insieme completo e dettagliato. La forbice molecolare di CRISPR-Cas9 ha segnato un altro punto che potrebbe avere risvolti eclatanti nel processo di evoluzione della vita, portando nella realtà ciò che fino a qualche tempo fa era solo immaginazione.
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