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Nobel per la Chimica alle due donne del taglia-incolla il Dna

A Emmanuelle Charpentier e Jennifer A. Doudna

Redazione ANSA  08 ottobre 2020 10:31 
Le ricercatrici Emmanuelle Charpentier e Jennifer Doudna © AFP

  Il Nobel per la Chimica quest'anno è diviso equamente fra la biochimica francese Emmanuelle Charpentier e la chimica americana Jennifer A. Doudna, le due ricercatrici che hanno messo a punto la tecnica che taglia-incolla il Dna che permette di riscrivere il codice della vita. Le forbici genetiche, che permettono di modificare il Dna, hanno aperto la via a molte terapie un tempo impossibili.

La Crispr/Cas9 scoperta da Emmanuelle Charpentier e Jennifer A. Doudna è uno degli strumenti più potenti oggi nelle mani dell'ingegneria genetica. Può infatti essere utilizzato con uno strumento di altissima precisione (forse più simile a un bisturi che a delle forbici molecolari) per modificare l'informazione genetica (Dna) di animali, piante e microrganismi. Presentata per la prima volta nel 2012, la tecnica ha permesso di rivoluzionare la ricerca nelle Scienze della vita, portandola in una nuova epoca, e ha finora contribuito ad aprire nuove strade per la cura di molte malattie, da alcune forme di tumore alla fibrosi cistica, fino ad avvicinare il sogno di curare le malattie ereditarie.

"C'è un enorme potere in questo strumento genetico", ha detto il presidente del Comitato Nobel per la Chimica, Claes Gustafsson. "Non ha soltanto rivoluzionato la ricerca di base, ma - ha aggiunto - ha portato a mettere a punto colture innovative e portato a nuovi trattamenti medici".

Come spesso è accaduto nella storia della scienza, anche la scoperta della Crispr è avvenuta quasi per caso. Tutto era cominciato dalle ricerche di Emmanuelle Charpentier sul batterio Streptococcus pyogenes, responsabile di infiammazioni nell'uomo, in particolare con la scoperta di un frammento del patrimonio genetico utilizzato dal batterio come arma per combattere i virus.

Nello stesso anno della scoperta, il 2011, Charpentier ha cominciato a collaborare con Jennifer Doudna per ricostruire in provetta l'arma del batterio, in modo da semplificarla, trasformandola in uno strumento più facile da utilizzare. In un solo anno le due ricercatrici hanno ottenuto delle forbici molecolari capaci di tagliare la molecola della vita, il Dna, e di farlo con precisione, in un determinato sito. Era subito chiaro che riuscire a tagliare il Dna in modo preciso avrebbe significato poter riscrivere il codice della vita.
Dal 2012 la tecnica della Crispr/Cas9 è utilizzata in un tutto il mondo, in una vera e propria esplosione di applicazioni.

Prime due donne a dividere il premio

Per la prima volta nella storia dei Nobel dedicati alla scienza, due donne dividono il premio più ambito dai ricercatori di tutto il mondo. Emmanuelle Charpentier e Jennifer Doudna dividono quest'anno il Nobel per la Chimica, che dalla sua istituzione, nel 1901, è stato assegnato finora a cinque donne.

"Le donne - ha dichiarato Emmanuelle Charpentier, in collegamento con la sede dell'Accademia svedese delle Scienze a Stoccolma - possono lasciare un segno importante nella scienza ed è importante che lo sappiano le ragazze che vogliono lavorare nella ricerca. Spero che questo riconoscimento sia un messaggio positivo per le ragazze che vorrebbero seguire la strada della ricerca". La speranza, ha aggiunto, è che questo Nobel "dimostri alle più giovani che le donne possono avere un impatto attraverso le ricerche che svolgono".

Chi sono le vincitrici

Emmanuelle Charpentier (52 anni) è nata nel 1968 in Juvisy-sur-Orge, ha completato gli studi presso l'Istituto Pasteur e attualmente lavora in Germania, a Berlino, dove dirige l'Istituto Max Planck Unit per le Scienze dei patogeni.

Jennifer A. Doudna (56 anni) è nata nel 1964 a Washington e, dopo gli studi nell'Università di Harvard, si è trasferita nell'Università della California a Berkeley, dove lavora attualmente.


Fonte: ansa.it
URL: https://www.ansa.it/canale_scienza_tecnica/notizie/fisica_matematica/2020/10/07/oggi-il-nobel-per-la-chimica-diretta-alle-1145_d4765da6-1fd3-4285-bdcb-35a8dc8bfc3f.html

 


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Il premio Nobel per la chimica alla rivoluzione di CRISPR

©Nobel Media 
Il Nobel per la chimica 2020 è stato assegnato dall'Accademia reale svedese delle scienze a Emmanuelle Charpentier e Jennifer Doudna per lo sviluppo del metodo di editing genomico CRISPR-Cas9, le "forbici genetiche che hanno inaugurato una nuova era per le scienze della vita"
 
Il premio Nobel per la chimica di quest'anno è stato attribuito a Emmanuelle Charpentier e Jennifer A. Doudna per il loro contributo fondamentale alla scoperta del sistema CRISPR-Cas9, attualmente il metodo più efficace e diffuso di editing genomico.

Emmanuelle Charpentier, è nata nel 1968 a Juvisy-sur-Orge, in Francia. Ha conseguito il PhD nel 1995 presso l'Institut Pasteur di Parigi. Attualmente è direttrice del Max-Planck-Institut per la scienza dei patogeni di Berlino, in Germania.
Emmanuelle Charpentier (Wikimedia Commons)

 
Jennifer A. Doudna è nata nel 1964 a Washington, negli Stati Uniti. Ha conseguito il PhD nel 1989 alla Harvard Medical School di Boston, negli Stati Uniti. Attualmente è professoressa all'Università della California a Berkeley, e ricercatrice all’Howard Hughes Medical Institute.
Jennifer Doudna (© Sam Willard/Wikimedia Commons)


CRISPR-Cas9 è un metodo di editing genomico usato su un’ampia gamma di organismi, che discende da quasi 60 anni di studi, a partire dalla scoperta della struttura a doppia elica del DNA nel 1953. La prima manipolazione genetica arriva però nel 1987, quando uno studio dimostra che nel genoma del comune batterio Escherichia coli ci sono alcune strutture costituite da diversi geni che codificano per proteine e da una serie sequenze ripetitive lunghe 25-50 coppie di basi (le unità fondamentali del DNA), in alcuni casi contenenti brevi sequenze palindrome (cioè con una stessa successione di basi se percorse da destra a sinistra e viceversa). Le sequenze ripetute inoltre si alternano a sequenze non ripetitive, i “distanziatori”, lunghi 25-75 coppie di basi.

Le successive ricerche dimostrano che tali strutture, battezzate CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats), si trovano anche negli Archea e sono molto diffuse tra le cellule procariote, suggerendo una loro origine ancestrale e una notevole rilevanza biologica.

L’ulteriore svolta è la scoperta che alle strutture CRISPR nel genoma dei procarioti sono associati alcuni specifici geni, detti CAS, che codificano per proteine con importanti ruoli per il metabolismo del DNA e l’espressione dei geni. L’importanza funzionale delle CRISPR emerge nei primi anni duemila, quando vengono studiati a fondo i batteri che le contengono.

Si scopre infatti che quando uno di questi batteri viene attaccato da un fago, cioè da un virus che infetta soltanto batteri, brevi sequenze di DNA derivate dal genoma del fago vengono elaborate e inserite come distanziatori in una CRISPR. Questa acquisizione conferisce alla cellula ospite una resistenza nei confronti dell'infezione: emerge così l’ipotesi che i distanziatori rappresentino una memoria delle passate aggressioni virali e le CRISPR un abbozzo di sistema immunitario dei batteri.

Presto vengono chiariti ulteriori dettagli del processo: le CRISPR vengono trascritte in lunghe molecole di RNA, che poi vengono “tagliate” all’interno delle sequenze ripetute per fornire piccole molecole di CRISPR-RNA (crRNA). Queste ultime si legano alle proteine Cas per formare i CRISPR-Cas, i complessi molecolari che hanno specificamente il compito di attaccare il genoma virale. Si scopre anche che sistemi CRISPR-Cas si presentano in diverse forme ma rientrano tutti in due sole categorie: quelli di classe 1, in cui proteine Cas specializzate si assemblano in un grande complesso per la difesa antivirale, e quelli di classe 2, più semplici, che contengono una singola proteina di legame con il crRNA, come la Cas9, che assumerà particolare rilievo nei successivi sviluppi delle ricerche.

Ad attrarre l'attenzione di molti genetisti è l’elevata efficienza e precisione con cui i sistemi CRISPR-Cas9 tagliano il codice genetico: nasce l’idea che con opportune modifiche potrebbero essere utilizzati per manipolare il DNA delle cellule. Ed è proprio questo l'obiettivo della collaborazione nata nel 2011 tra Emmanuelle Charpentier e Jennifer Doudna.

In uno storico studio pubblicato nel 2012, le due ricercatrici ricreano in provetta le “forbici genetiche” dei batteri, semplificate nei componenti molecolari e riprogrammate in modo da poter tagliare qualsiasi molecola di DNA in un sito predeterminato.

Schema dell'azione di un sistema CRISPR-Cas9 (in grigio) sulla doppia elica del DNA (in verde) (© Science Photo Library/AGF)
In realtà, l'obiettivo iniziale di Charpentier e Doudna era lo sviluppo di un nuovo antibiotico, ma in uno dei casi non rari della ricerca scientifica, hanno finito per sviluppare uno strumento molecolare che può essere usato per effettuare incisioni precise nel materiale genetico, rendendo possibile cambiare con facilità ed esattezza il codice della vita.

Da allora, l’uso delle forbici genetiche CRISPR/Cas9 si è diffuso con grande rapidità, contribuendo a molte importanti scoperte nella ricerca di base nei campi più disparati: dalle colture in grado di resistere a muffe, parassiti e siccità alle terapie sperimentali contro tumori e malattie ereditarie.

"In questo strumento genetico c'è un enorme potere, che riguarda tutti noi", ha commentato Claes Gustafsson, presidente del comitato dei Nobel per la chimica. "Non solo ha rivoluzionato la scienza di base, ma ha anche portato a coltivazioni innovative e porterà a nuovi trattamenti medici all'avanguardia".

Fonte: lescienze.it
URL: https://www.lescienze.it/news/2020/10/07/news/premio_nobel_chimica_2020_manipolazione_genetica_crispr-cas9-4812741/