Modificare singole «lettere» del DNA gli scienziati sono già in grado di farlo. Molto più difficile è sostituire in una sola volta un ampio tratto di un gene — soprattutto senza una rottura a doppio filamento del DNA.
Un nuovo lavoro pubblicato sulla rivista Nature descrive il prime assembly (рrime assembly) — un metodo che amplia le possibilità del prime editing e permette di inserire in siti definiti del genoma frammenti di DNA di dimensioni pari a diverse migliaia di nucleotidi.
Il sistema crea sui due filamenti del DNA brevi «code» a singolo filamento 3′. Esse sono progettate in modo da corrispondere alle estremità del frammento donatore. Dopodiché i meccanismi cellulari completano e uniscono da soli la molecola.
Per principio questo ricorda l'assemblaggio di Gibson — un modo per unire frammenti di DNA in provetta. Solo che qui un simile assemblaggio avviene direttamente all'interno di una cellula vivente.
In uno degli esperimenti i ricercatori hanno lavorato con il gene TINF2, le cui mutazioni sono associate a gravi alterazioni del mantenimento dei telomeri. Hanno sostituito un tratto lungo 106 nucleotidi, conservando al contempo la sequenza amminoacidica della proteina. Nelle cellule K562 l'efficienza di editing raggiungeva 33,1%.
Gli autori hanno inoltre mostrato l'integrazione di sequenze donatrici di dimensioni fino a 12,1 kilobasi e la possibilità di grandi riarrangiamenti del genoma già esistente fino a una scala megabasica.
Particolarmente importante è che il prime assembly ha funzionato non solo in linee cellulari di laboratorio, ma anche in cellule ematopoietiche umane primarie CD34+ e in linfociti T, comprese le cellule non in divisione. L'efficienza lì è ancora notevolmente inferiore, ma il fatto stesso di una tale modifica amplia la potenziale area di applicazione del metodo.
Interessante è anche l'idea di una terapia che non dipenda dalla mutazione specifica. Invece di creare uno strumento separato per ogni mutazione, si può tentare di sostituire o ricodificare in una sola volta un intero tratto problematico del gene.
Vale a dire che il principio può cambiare: una mutazione → una correzione su un tratto del gene → una costruzione universale.
Per ora il prime assembly resta una tecnologia sperimentale. Resta ancora da renderla più efficiente in cellule terapeuticamente importanti e da risolvere il problema della consegna dei componenti direttamente nell'organismo.
Ma la concezione stessa mostra un importante spostamento nell'ingegneria genetica: l'editing del genoma passa gradualmente dal taglio del DNA al suo assemblaggio programmabile all'interno della cellula.
