La tecnologia CRISPR è tradizionalmente associata all’editing genetico e all’eliminazione di geni indesiderati, ma Yiping Qi, professore associato di Scienze delle piante presso l’Università del Maryland (UMD), ne ha realizzato una nuova versione che ha un obiettivo completamente diverso, attivare i geni già presenti nelle piante per ottenere funzionalità migliori e renderle dunque più produttive e resistenti.
Questo sistema CRISPR di terza generazione è in grado di potenziare la funzione di più geni contemporaneamente, fino a sette, con un grande livello di precisione ed efficienza.
“Il mio laboratorio ha prodotto sistemi per l’editing genetico simultaneo [editing multiplex] e l’editing riguardava principalmente la capacità di eliminare una funzione per migliorare il raccolto”, ha dichiarato Qi. “Ma ora si può dire che questa strategia ha dei limiti evidenti perché i geni che si possono disattivare non sono infiniti. Da un punto di vista logico, è una strategia molto limitata per riuscire ad ottenere tratti migliori, mentre la pianta potrebbe essersi già evoluta per avere percorsi, meccanismi di difesa e tratti diversi che hanno solo bisogno di una spinta. Attraverso l’attivazione dei geni, invece si possono migliorare le capacità esistenti e persino ottenere nuove funzionalità. Basta sfruttare le funzionalità già presenti nel genoma e migliorare ciò che sai può risultare utile”.
Qi e il suo team hanno convalidato il sistema CRISPR 3.0 in riso, pomodori e Arabidopsis e hanno dimostrato che è possibile attivare contemporaneamente molti tipi di geni, inclusi quelli che portano a una fioritura più rapida per accelerare il processo di riproduzione. Ma questo è solo uno dei tanti vantaggi dell’attivazione multiplex, secondo Qi.
“Avere un processo molto più snello che permette l’attivazione multiplex può portare a scoperte importanti. Presto utilizzeremo questa tecnologia per esaminare il genoma in modo più efficace ed efficiente alla ricerca di geni che possano aiutare nella lotta contro il cambiamento climatico e la fame nel mondo.”
CRISPR è solitamente pensato come “forbici molecolari” in grado di tagliare il DNA, questo nuovo sistema di attivazione invece utilizza CRISPR-Cas9 in qualche modo disattivato. Senza la capacità di tagliare, il sistema può concentrarsi sul reclutamento di proteine di attivazione per specifici geni di interesse legandosi invece a determinati segmenti di DNA. Qi ha anche testato la sua variante SpRY di CRISPR-Cas9, che amplia notevolmente la portata dell’attivazione, e una forma disattivata del suo recente sistema CRISPR-Cas12b per mostrare la versatilità tra i sistemi CRISPR. Un risultato che dimostra il grande potenziale di questa tecnologia, che può davvero rivoluzionare l’ingegneria del genoma.
“Le persone parlano sempre delle potenzialità degli individui, se si riescono a coltivare e promuovere i loro talenti naturali”, afferma Qi. ” Con questa tecnologia stiamo provando a fare la stessa cosa con le piante, sfruttando il loro potenziale vogliamo aiutarle a fare di più con le loro capacità naturali.
Questo progetto è stato finanziato dalla National Science Foundation e lo studio “CRISPR–Act3.0 for highly efficient multiplexed gene activation in plants” è pubblicato su Nature Plants.