Rice: enzima CRISPR 100 volte più sensibile, in laboratorio

Gli scienziati usano da tempo CRISPR, lo strumento di editing genetico, per apportare modifiche precise al DNA. Il suo cugino Cas13a agisce su un altro bersaglio: l'RNA, il materiale genetico trasportato da virus come l'HIV. Alla Rice University, un team ha ora reso Cas13a 100 volte più sensibile, nei test di laboratorio, nell'individuare quell'RNA. Il lavoro è stato guidato dal professor associato Yang Gao e dallo studente di dottorato Seye Oladeji, primo autore dello studio pubblicato su Cell Chemical Biology.

Il problema che i ricercatori volevano risolvere è un classico della diagnostica. Un test di rilevamento usa un enzima che si lega a un filamento bersaglio di RNA e poi produce un segnale, come un cambio di colore, che una persona o una macchina può leggere. La maggior parte di questi test richiede condizioni difficili per generare quel segnale. La versione di partenza di Cas13a reggeva quelle condizioni, ma non rilevava quantità molto piccole del bersaglio. L'obiettivo ideale indicato da Oladeji è un test capace di individuare fino a un solo filamento di RNA per microlitro, più o meno una goccia di sangue. L'enzima di partenza era ben lontano da questo risultato.

La soluzione è partita dalla forma della proteina. Cas13a si muove molto quando si lega al suo bersaglio, il che rende difficile catturarne la struttura nei dettagli. Oladeji ha messo a punto un metodo per tenere fermi l'enzima e il suo bersaglio di RNA abbastanza a lungo da risolverne la struttura. Con la struttura in mano, il team ha scelto due regioni candidate e le ha testate in laboratorio. Modificarle entrambe ha reso l'enzima troppo sensibile, tanto che emetteva un segnale anche senza il bersaglio. Modificarne soltanto una ha aumentato la sensibilità di 100 volte, senza perdita di stabilità. L'enzima modificato è stato poi testato su un campione sintetico di HIV non infettivo, dove ha ottenuto lo stesso miglioramento di 100 volte.

Ciò che cambia per la diagnostica è che il bersaglio del rilevamento può essere sostituito. L'enzima è abbinato a una sequenza guida, e la guida è facile da riprogrammare. Il team afferma che lo stesso enzima potrebbe essere indirizzato verso SARS-CoV-2, influenza, Ebola, Zika, virus respiratorio sinciziale o virus dell'epatite C. Gao sostiene che l'enzima stesso sia la parte cruciale, e che la versione del suo team, «ottimizzata per test di rilevamento dell'RNA sensibili e stabili», potrebbe essere impiegata in test commerciali come RT-qPCR e test a flusso laterale. Si tratta di formulazioni condizionali, e lo studio non verifica nessuno di questi usi. I ricercatori non indicano alcun calendario, e i risultati finora provengono da campioni di laboratorio, non da pazienti o da siti sul campo. Per una clinica o un laboratorio di analisi delle acque, il vantaggio pratico arriverebbe solo quando l'enzima sarà inserito in un kit commerciale e verificato su campioni reali.