Un nuovo metodo basato su CRISPR consente di assegnare a ciascun gene umano il proprio compito, generando mutazioni mirate a tappeto e poi verificando nelle singole cellule come cambiano i trascritti di conseguenza.
Il grosso del lavoro l’aveva fatto il Progetto genoma umano dal 1990 al 2003. Poi quest’anno sono arrivare le rifiniture del Consorzio T2T, che ci ha regalato una sequenza completa, senza buchi e senza errori. Ma leggere la successione dei tre miliardi di lettere che compongono il “libro della vita” serve a poco se non conosciamo il significato delle parole. I geni classici sono circa 20.000, molti di più sono quelli che vengono trascritti in RNA senza essere tradotti in proteine. È possibile associare a tutti questi geni una specifica funzione?
La risposta breve è sì, quella lunga potete trovarla per esteso su “Cell”, in un lavoro pubblicato dal Whitehead Institute for Biomedical Research. Jonathan Weissman e colleghi hanno usato una tecnica basata su CRISPR e chiamata Perturb-seq per produrre la prima mappa funzionale di tutti i geni umani espressi. Il risultato è un database aperto, che tutti i ricercatori del mondo potranno interrogare per cercare risposta a una moltitudine di domande.
Il metodo Perturb-seq nasce nel 2016, ma all’inizio è costoso e può essere usato solo su un piccolo numero di geni. Bisogna aspettare il 2020 perché ne venga ideata una versione più potente. In pratica si utilizza il modello standard di CRISPR (quello con le forbici molecolari della proteina Cas9) per introdurre cambiamenti genetici mirati e poi se ne fotografano gli effetti confrontando gli RNA prodotti prima e dopo il cambiamento nelle singole cellule. La prima applicazione, nel 2021, è servita a studiare i meccanismi delle infezioni da herpesvirus, e in particolare l’interazione dei geni umani e virali.
L’ultimo exploit è stato allargare l’analisi all’intero genoma, ricostruendo le relazioni tra genotipo e fenotipo in oltre due milioni e mezzo di cellule umane. Il fatto che le analisi avvengano a livello della singola cellula consente di mettere a fuoco dinamiche che sarebbero oscurate se si ragionasse in termini di medie tra cellule, perché la stessa mutazione può avere effetti diversi in cellule differenti. Queste informazioni possono servire ad attribuire una funzione ai geni ancora misteriosi, perché se il loro profilo di espressione è simile a quello di geni noti, è possibile che lavorino insieme, che facciano rete.
Si è scoperto così, per esempio, che il gene C7orf26 fa parte di un complesso detto Integrator implicato della creazione di piccoli RNA nucleari. Ma la scoperta più interessante riguarda un set di geni che quando viene spento porta a perdere o acquisire un intero cromosoma. In pratica è stato possibile identificare dei fattori che sono necessari per la corretta ripartizione dei cromosomi durante le divisioni cellulari.
Un’altra idea è stata usare Perturb-seq per studiare le interazioni tra i geni del nucleo e quelli degli organelli addetti alla respirazione cellulare, i mitocondri. I geni mitocondriali mostrano una risposta più variabile agli stress, e questo potrebbe spiegare perché gli organelli nel corso dell’evoluzione non hanno perso il loro piccolo corredo di DNA. Ma queste prime scoperte sono soltanto la punta dell’iceberg. Il database infatti è lì, pronto a essere interrogato per soddisfare molte altre curiosità, e ad arricchirsi con i dati ricavati da un maggior numero di linee cellulari.
Fonte: Le Scienze
