CRISPR, la scoperta scientifica del secolo

Scopriamo di cosa si tratta, quali sono le sue potenzialità, per quale motivo questa nuova tecnologia sta interessando le comunità scientifiche mondiali e quali lati oscuri porta con se.

Scoperte negli anni ottanta, le sequenze ripetute ed il loro funzionamento nei sistemi di difesa batterica sono rimaste un mistero fino a circa 10 anni fa, quando sono salite alla ribalta delle cronache come la più grande scoperta scientifica del secolo. Da allora, gli scienziati hanno sfruttato il meccanismo adattabile ed ereditabile per sviluppare la più potente tecnologia di editing genetico mai creata, conosciuta come CRISPR-Cas9.

Come funzionano le “Forbici del DNA”?

Questo sistema è composto da tre parti principali: l’enzima di scissione, Cas9; la guida RNA, per guidare Cas9; ed il DNA da tagliare. La guida RNA è in grado di dirigere Cas9 avendo una sequenza specifica, in questo caso la ripetizione che da a CRISPR il suo nome, la quale completa una porzione del DNA bersaglio.

Queste stringhe si combinano, facendo intervenire Cas9, il quale taglia entrambe le stringhe di DNA, impiantando nuovo DNA, e quindi ricollegandole assieme. Cas9 può anche essere modificato con l’aggiunta di una proteina in grado di attivare o reprimere geni specifici.

La ripetizione genetica di una guida RNA è ciò che da a CRISPR il suo nome, che significa: Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (Brevi Gruppi Regolari Intervallati di Ripetizioni Palindrome) del DNA, e queste sequenze provengono dal DNA dei virus. Il battere estrae il DNA di un virus dopo averlo sconfitto; il battere quindi integra quel DNA nel suo genoma come una sorta di spaziatore usando la nucleasi, più comunemente Cas9.

Questo è un meccanismo altamente specifico e regolabile, dato che l’enzima indirizza motivi specifici su entrambe i lati del DNA virale usando la propria stringa di RNA (crRNA). Gli scienziati da allora hanno sviluppato una tecnologia rivoluzionaria per modificare il genoma umano.

Fino a questo punto, le sole tecnologie di editing genetico in competizione erano le dita di zinco e gli enzimi TALEN, che richiedevano un’intensa generazione in laboratorio di intere proteine (TALEN è stato poi sviluppato in un più preciso strumento usato per test clinici).

Nonostante siano necessari ulteriori miglioramenti nello specifico, CRISPR-Cas9 è una tecnica basata su RNA più facile da manipolare e quindi più semplice e veloce dei suoi predecessori. Questo miglioramento è cruciale per i testi di modifica genetica ad alto rendimento in modo da adattare velocemente i trattamenti alle necessità del paziente.

Chi sono i competitori del sistema CRISPR

Ci sono attualmente tre competitori in campo che puntano a portare la terapia CRISPR sul mercato: Editas, Intellia Therapeutics, e CRISPR Therapeutics.

Quando era alla UC Berkeley, Jennifer Doudna ha documentato le origini di CRISPR-Cas9 e lo ha successivamente sviluppato in uno strumento per la modifica del genoma umano insieme a Emmanuelle Charpentier, ora Direttore al Max Planck Institute per la Biologia Infettiva di Berlino, grande assente dal campo di battaglia dei brevetti. Nel 2012, la Charpentier ha co-fondato CRISPR Therapeutics, un’operazione Boston-Basilea inizialmente finanziata da Versant Ventures, tramite Rodger Novak e Shaun Foy.

Prima di ciò, Doudna fondò Editas nel 2013, focalizzata sulla dimostrazione della correzione della cecità genetica, assieme a Feng Zhang del Broad Institute e George Church del Harvard Medical School. Zhang, in collaborazione con Church, fu il primo a pubblicare nel gennaio del 2013 l’uso del CRICPR-Cas9 per la modifica del DNA umano. La dimostrazione di Doudna venne pubblicata poche settimane dopo.

Zhang ora rivendica l'attribuzione dei meriti per la tecnologia di editing genetico CRIPSR, citando i suoi appunti di laboratorio di quando era uno studente universitario, e ciò ha portato Doudna a tagliare ufficialmente i ponti nel 2015, anno in cui lei e la sua compagnia, la Caribou Biosciences, si sono uniti a Intellia Therapeutics come fondatori.

Da sinistra, Jennifer Doudna, Emmanuelle Charpentier e Feng Zhang.

Intellia Theraputics è il terzo concorrente nella gara allo sviluppo di un qualche tipo di terapia basata su CRISPR, e tra i suoi programmi c’è: Cellule CAR-T, errori di metabolismo interno e Epatite B. L’anno successivo alla sua fondazione nel 2014, si è unita in una partnership con Novartis, leader mondiale nella terapia con cellule CAR-T, per sviluppare i propri programmi CAR-T e HSC.

Da quando agli inizi di quest’anno Editas e Intellia hanno fatto le loro offerte pubbliche iniziali (IPO), il valore delle compagnie è schizzato a quasi 1 miliardo di euro ciascuna. CRISPR Therapeutics, la quale si è immessa sul mercato di Kendall Square a Boston a fianco ai suoi competitori, si stima che abbia appena raggiunto una IPO di 80 milioni di euro.

La guerra dei brevetti

Il sistema CRISPR-Cas9 è divenuto di immediato interesse in biotecnologia per il suo ampio potenziale nella cura delle malattie genetiche, e la proprietà dei brevetti di CRISPR diverrà di cruciale importanza per il suo ulteriore sviluppo. Berkeley (Doudna) e la Broad (Zhang) stanno attualmente combattendo per i diritti sui brevetti così da poter reclamare la proprietà intellettuale e gli immensi introiti derivanti dalle future terapie. Ad oggi, Editas ha pagato quasi 9 milioni di euro per difendere il suo titolo di proprietario principale.

Per il momento, Zhang è il vincitore: nel 2014, l’ufficio brevetti statunitense gli ha attributo un brevetto per l’uso della tecnologia negli eucarioti (qualsiasi organismo fatto di una o più cellule in cui il materiale genetico sia DNA nella forma di cromosomi contenuti all’interno di uno specifico nucleo), il quale ricopre ovviamente un spettro estremamente ampio. Doudna richiese l’applicazione del brevetto precedentemente a Zhang, ma la Broad pagò un cospicua somma perché la sua pratica venisse sbrigata velocemente.

Attualmente sembrerebbe che i giochi siano fatti, ma la disputa è lontana dall’essere terminata: nell'aprile del 2015, Doudna ha avviato una procedura (interference proceeding) che, se vinta, le la piena titolarità dei brevetti.

A che punto siamo?

Solo perché CRICPR-Cas9 non ha un ben definito proprietario intellettuale non significa che le ricerche si siano fermate: gli accademici hanno proseguito con lo sviluppo. Church ha messo assieme un team di 30 persone per migliorarlo nel tentativo di aggirare l’attuale competizione. Zhang ha scoperto un altro enzima di scissione, Cpf1, e Charpentier prosegue con il suo sviluppo.

Tra i tre competitori di cui si è discusso, Editas è attualmente in testa alla gara per i test clinici che dovrebbero iniziare nel 2017. Intanto, mentre queste compagnie si stanno battendo sulle implicazioni etiche di CRISPR, una compagnia cinese si è aggiudicata il primo posto nello sviluppo umano modificando embrioni ed iniziando i primi test clinici di una terapia per il cancro ai polmoni basta su CRISPR.

Le compagnie hanno messo da parte circa 100 milioni di euro dalla raccolta fondi, e la CRISPR Therapeutics ha appena incrementato le sue “Serie B” (il secondo stadio di un finanziamento) di ulteriori 125 milioni di euro. Le sussidiarie dei detentori dei brevetti si stanno velocemente stabilendo (Casebia la più recente), mentre altre come la Desktop Genetics stanno occupando gli spazi della bioinformatica che ruota attorno a CRISPR. Si parla di massicci investimenti su progetti potenzialmente rischiosi, dato che nessuna delle terapie CRISPR delle varie compagnie ha ancora raggiunto la fase clinica.

Un team alla UPenn ha alzo ulteriormente il livello della competizione, quando ha ottenuto la sua prima approvazione dall’Istituto Nazionale Sanitario per un test CRISPR programmato in giugno. Il loro piano è di usare il CRISPR-Cas9 per inserire un gene che meglio identifichi le cellule cancerogene e sopprimere un gene che esprime i biomarcatori su cellule-T che vengono bloccate dalle cellule cancerogene. Necessitano ancora l’approvazione dalla Food and Drug Administration, ma ciò rappresenta un enorme passo in avanti che li avvicina maggiormente al mercato.

Siamo solo all’inizio

In base a tutte le sue potenziali promesse, CRISPR è stato indicato come la più grande scoperta del secolo ed i suoi sviluppatori molto probabilmente otterranno un premio Nobel per tutto ciò. Ma chi otterrà questo ambitissimo riconoscimento? L’attuale disputa vedrebbe Zhang e la Broad essere i vincitori dell’ultima battaglia, ma Doudna e la Berkeley stanno lanciando il loro contrattacco.

Intanto, le ricerche continuano per affinare la tecnica con l’obiettivo di approdare sul mercato. Al momento, nessuno dei giocatori in campo per la guerra dei brevetti ha dati clinici da esibire, ma ciò non ha fermato gli investitori dal foraggiare le compagnie di CRISPR, rendendole tra le più finanziate dell’industria.

I giochi sono appena iniziati.

Ulteriori informazioni:

https://www.quantamagazine.org/20150206-crispr-dna-editor-bacteria/
http://uk.businessinsider.com/the-people-who-discovered-the-most-powerful-genetic-engineering-tool-we-know-found-it-by-accident-2015-6?r=US&IR=T
https://www.geneticliteracyproject.org/2016/10/04/crispr-change-world-frightens-many-us/
http://www.nature.com/news/crispr-gene-editing-is-just-the-beginning-1.19510http://www.sciencemag.org/topic/crispr

(fonte: Labiotech.eu - http://labiotech.eu/crispr-review-patent-war/)