Modificare una singola lettera del DNA è ormai routine per molte tecnologie, come il celebre Crispr, ma intervenire in modo preciso su tratti lunghi milioni di basi è sempre stato un obiettivo sfuggente. Un gruppo di ricercatori guidati da Gao Caixia, dell’Istituto di Genetica e Biologia dello Sviluppo dell’Accademia Cinese delle Scienze, ha ora compiuto un passo che potrebbe ridefinire le possibilità dell’ingegneria genetica: un nuovo strumento capace di modificare grandi porzioni di genoma con una precisione e un’efficienza senza precedenti.
L’innovazione, pubblicata sulla rivista Cell, nasce dall’evoluzione di una tecnica già esistente, basata sull’enzima Cre-Lox. Utilizzato fin dagli anni ’80 per inserire, invertire o sostituire tratti di DNA, Cre-Lox ha però sempre mostrato limiti importanti: la sua efficienza cala drasticamente con l’aumentare delle dimensioni della sequenza bersaglio e, soprattutto, lascia dietro di sé “cicatrici” genetiche che possono complicare interventi successivi. Inoltre, le modifiche non sempre risultano permanenti, poiché il DNA può ritornare alla configurazione originale.
Il nuovo sistema, chiamato programmable chromosome engineering (PCE), supera questi ostacoli grazie a un design ripensato e ottimizzato, capace di moltiplicare per 3,5 volte l’efficienza del montaggio genetico rispetto al metodo tradizionale. Secondo gli autori, elimina il problema delle cicatrici e riduce drasticamente il rischio di inversione delle modifiche.
Uno degli ambiti in cui l’impatto potrebbe essere più immediato è l’agricoltura. La possibilità di riorganizzare ampie porzioni di DNA consente di intervenire sulle variazioni strutturali del genoma vegetale, aprendo la strada a varietà di colture più resistenti, produttive e adattabili ai cambiamenti climatici. Dove prima era necessario testare mille semi per trovarne uno con le caratteristiche volute, ora ne bastano cento, riducendo tempi e costi della selezione.
Il potenziale, però, non si ferma ai campi coltivati. La capacità di creare e manipolare cromosomi artificiali potrebbe accelerare la ricerca in biomedicina, facilitando lo studio e la cura di malattie genetiche, e offrendo nuovi strumenti alla biologia sintetica. Come ha sottolineato il genetista Yin Hao dell’Università di Wuhan, non coinvolto nello studio, il PCE potrebbe gettare le basi per innovazioni decisive, sia nella scienza delle piante sia nella medicina.
La comunità scientifica si attende che questa tecnologia possa sostituire, in tempi non troppo lunghi, l’attuale standard Cre-Lox nei laboratori di tutto il mondo, diventando una nuova piattaforma di riferimento per la manipolazione genetica su larga scala. Se così sarà, l’editing di porzioni gigantesche di DNA potrebbe passare da impresa quasi impossibile a procedura di routine.
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