Era la fine del 2018 quando le dichiarazioni di uno scienziato cinese generarono un terremoto senza precedenti. Sul palco di un evento di settore tenutosi a Hong Kong, tale He Jiankui, all’epoca ricercatore presso la Southern University of Science and Technology di Shenzhen, spiegò di aver creato i primi bambini geneticamente modificati del mondo. Affermò con orgoglio, di fronte a una platea sbigottita, di esser riuscito a modificare i geni di due gemelle e di un bambino in modo tale che non potessero contrarre l’Hiv. Le modifiche apportate al loro Dna erano permanenti ed ereditarie, e potevano quindi essere trasmesse alle generazioni future.

Ci fu subito un’intensa polemica, sia sui social che all’interno degli ambienti scientifici. In seguito un tribunale cinese avrebbe condannato He a tre anni di prigione per “pratiche mediche illegali” e aver così violato le normative nazionali sulla ricerca biomedica e l’etica medica.

Pechino avrebbe quindi vietato l’editing del genoma per finalità riproduttive. Oggi quest’uomo, soprannominato Dr. Frankenstein, è tornato al centro della scena. A 42 anni He è stato definitivamente riabilitato in concomitanza con la trasformazione di Pechino in una superpotenza biotecnologica.

La nuova vita di He Jiankui

He Jiankui vive in un centro di ricerca statale a Nord di Pechino e si vanta del suo lavoro genetico, ben felice che la Cina sia adesso pronta a raccoglierne i frutti. Otto anni fa il ricercatore aveva semplicemente bruciato le tappe, ma adesso il suo know how risulta utilissimo per consentire al governo di Xi Jinping di centrare ambiziosi traguardi biotecnologici.

Certo, He non può viaggiare all’estero perché gli è stato sequestrato il passaporto, ma, come detto, è ormai stato del tutto riabilitato. Oggi questo scienziato è consapevole che c’è una crescente domanda di ricercatori come lui disposti a superare i limiti.

Ha addirittura difeso il suo operato in una rara intervista concessa al New York Times, sottolineando che, a differenza dei miliardari della Silicon Valley che cercano modi per allevare bambini più intelligenti, lui e il suo team volevano soltanto creare bambini resistenti all’infezione da Hiv.

He ha intanto ripreso la sua ricerca sull’editing genetico concentrandosi su metodi per eliminare il morbo di Alzheimer – di cui è affetta sua madre – e la distrofia muscolare di Duchenne, una malattia neuromuscolare ereditaria. “La gente non era ancora pronta ad accettare quello che stavo facendo”, ha commentato lo scienziato ripensando a quel fatidico 2018.

Il re dell’editing genetico

In Cina ora c’è un enorme sostegno pubblico all’editing genetico utilizzato per prevenire le malattie. Lo stesso che invece era del tutto assente quando He decideva di impiegare una tecnica nota come Crispr-Cas9 per impiantare embrioni umani nelle donne per creare bambini, di fatto, geneticamente modificati. “L’editing genetico cinese conquisterà il mondo proprio come hanno già fatto i veicoli elettrici”, ha profetizzato il dottore.

L’obiettivo dichiarato da Pechino è del resto chiaro: raggiungere la leadership mondiale in ambito scientifico e tecnologico entro il 2049. E proprio in questa direzione il governo cinese sta investendo ingenti risorse, in particolare in quello che viene definito il settore della manipolazione genetica.

Intanto, le nuove normative emanate a settembre dal Consiglio di Stato, il governo centrale cinese, vietano formalmente la modifica del Dna nelle cellule riproduttive umane – come sperma, ovuli o embrioni – cioè proprio il tipo di ricerca condotta dal dottor He prima del suo arresto. Allo stesso tempo, però, i testi normativi sembrano lasciare margini di ambiguità: stabiliscono infatti che il dipartimento sanitario del Consiglio di Stato supervisionerà tutte le ricerche che “manipolano cellule riproduttive umane, zigoti o embrioni e li impiantano nel corpo umano per consentirne lo sviluppo”.

Secondo il dottor He, queste nuove regole risultano ambigue rispetto alla possibilità che in futuro venga consentito l’uso di tali embrioni per la nascita di bambini geneticamente modificati. Il Frankeinstein cinese le interpreta comunque come un segnale di apertura della Cina in questo ambito di ricerca. Vedremo se sarà davvero così.

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Combattere, affrontare e trattare alcune malattie incurabili utilizzando la scienza dell’editing genetico. In Cina i ricercatori continuano a fare passi da gigante nell’utilizzo di nuovi strumenti noti come editor di basi del Dna mitocondriale, strumenti in grado di correggere gli errori nel Dna all’interno dei mitocondri di una cellula. Gli scienziati li stanno impiegando per creare topi con malattie causate da tali errori e sarebbero addirittura riusciti ad effettuare la prima correzione diretta di questi difetti negli animali. Ebbene, come ha spiegato il South China Morning Post, un modus operandi del genere potrebbe portare a terapie geniche contro patologie gravi per le quali attualmente non esistono cure.

“La generazione e la correzione efficienti delle mutazioni nel Dna mitocondriale (mtDNA) rappresentano una sfida”, hanno affermato i ricercatori della East China Normal University e del Lingang Laboratory, nel primo dei due articoli pubblicati sulla rivista peer-reviewed Nature Biotechnology.

Lo strumento dell’editing genetico

Negli esseri umani le mutazioni del Dna mitocondriale sono state associate a diverse malattie genetiche. La lista è abbastanza nutrita e comprende la neuropatia ottica ereditaria di Leber, che causa la perdita della vista; la sindrome di Leigh, che è un disturbo neurologico; e l’encefalomiopatia mitocondriale, che può invece causare episodi simil-ictus e debolezza muscolare.

Nel momento in cui scriviamo non esiste una cura per le malattie del mtDNA, che colpiscono circa una persona su 5.000 in tutto il mondo e che possono provocare sintomi gravi e persino la morte prematura. Le terapie basate sul Crispr (pronunciato “crisper”, una tecnologia genetica rivoluzionaria che consente di modificare il Dna in modo preciso, economico e relativamente semplice) sono diventate in parte praticabili per trattare malattie causate da mutazioni del Dna all’interno del nucleo cellulare.

Tuttavia, la struttura dei mitocondri rende difficile applicare questa tecnologia alla manipolazione del DNA mitocondriale. E ancora: la manifestazione clinica delle malattie del mtDNA richiede spesso che oltre il 50% delle varianti del mtDNA di una persona presenti la mutazione. Questo rappresenta una sfida, non solo per il trattamento della malattia, ma anche per la creazione di modelli animali che simulino le richiamate patologie, poiché richiede l’editing di grandi quantità di mtDNA.

La scoperta dei ricercatori cinesi

Gli attuali editor di basi del mtDNA da adenina a guanina, che apportano modifiche a singole basi, sono limitati dalla loro bassa efficienza, e dunque il team cinese ha cercato varianti con maggiore compatibilità e attività di targeting.

Nel loro primo articolo gli esperti hanno presentato i loro editor di mtDNA ingegnerizzati, che hanno mostrato un’efficienza di editing dell’87% nelle cellule umane, riducendo al contempo le mutazioni fuori bersaglio. Utilizzando il loro editor, il team ha creato ratti con un tipo di perdita dell’udito legata alle mutazioni del mtDNA, il che indica che l’editing potrebbe raggiungere la soglia di mutazione necessaria per indurre sintomi di malattia nelle cellule.

Qualcosa di simile è stato fatto anche con la sindrome di Leigh. “Abbiamo dimostrato che l’editor di mtDNA iperattivo evoluto ha mostrato un’elevata specificità nell’installare mutazioni patogene negli embrioni di ratto e ha raggiunto un tasso di mutazione puntiforme molto elevato per modellare la sindrome di Leigh”, ha sottolineato il team. I ricercatori hanno infine spiegato che le loro scoperte potrebbero rappresentare un “potente strumento per studiare le malattie legate al mtDNA” e incoraggiare lo sviluppo di nuovi trattamenti attraverso la correzione delle mutazioni puntiformi.

“Sebbene l’editing delle basi del mtDNA sia ancora in una fase iniziale e ci vorrà ancora un lungo percorso per migliorarlo prima di poterne realizzare applicazioni cliniche, il nostro studio dimostra un metodo per potenzialmente curare le malattie del mtDNA”, ha però avvertito il team cinese. Non resta che attendere.

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Intervenire sul genoma degli esseri umani per correggere eventuali errori presenti nelle informazioni genetiche del Dna, così da prevenire gravi malattie o infezioni. In questo consiste l’editing genetico, l’ultima frontiera della medicina di precisione che, grazie ad applicazioni mirate, si prefigge l’obiettivo di correggere una specifica impronta genetica.

Negli ultimi giorni, proprio mentre la pandemia di Covid-19 minaccia di travolgere nuovamente il mondo intero con una possibile seconda ondata, negli Stati Uniti c’è chi considera questa tecnica un potenziale Santo Graal da opporre nella lotta contro il coronavirus. L’idea è quella di bandire la malattia – per la quale non esiste ancora un vaccino – dalla condizione umana. Ma una prospettiva del genere porta con sé dubbi, domande e incertezze.

Andiamo con ordine e cerchiamo prima di capire di che cosa stiamo parlando. La vera rivoluzione nell’editing genetico, se così possiamo chiamarla, è arrivata nel 2012 con la scoperta del cosiddetto sistema Crispr-Cas9, presente naturalmente all’interno di numerosi batteri. Con questa tecnica è possibile di modificare ogni tipo di cellula vegetale e animale. Comprese quelle dell’uomo.

Non solo: il Crispr (Clustered Regularly Interpaced Short Palindromic Repeats) – si pronuncia “Crisper” – può intervenire anche a livello di “singola lettera”, dove per lettera ci riferiamo alle coppie di nucleotidi (le unità che compongono una molecola di Dna) che formano il genoma umano. Gli scienziati di tutto il mondo hanno così iniziato a studiare le possibili applicazioni del Crispr in vari ambiti: tumori, malattie neurologiche, infettive, genetiche rare e altre ancora.

Come funziona il Crispr-Cas9

Lo strumento più usato è il citato Crispr-Cas9, una tecnologia di editing che usa la proteina Cas9. L’obiettivo del processo è intervenire su una sequenza di Dna per applicare la correzione voluta. Come funziona? Senza scendere in termini troppo tecnici, la Cas9 deve essere indirizzata verso il bersaglio che si vuole colpire, che coincide con il punto del Dna in cui è presente una mutazione responsabile di una malattia.

Affinché ciò possa accadere, la nostra proteina deve essere equipaggiata con una specifica guida, ovvero con una breve sequenza di Rna – complementare a quella del sito che si vuole “tagliare” sul Dna – in grado di fungere come sistema di posizionamento. Dovessimo fare un paragone, Crispr può essere accostato a una specie di coltellino svizzero multiuso, dal momento che è dotato di una “bussola” per scovare il punto in cui intervenire, una “morsa” per prendere il Dna e “cesoie” per tagliare. Quando il Dna viene reciso, la cellula provvede poi ad aggiustarlo con meccanismi di riparazione naturali. L’intervento, a quel punto, è completato.

Esseri umani ogm: il precedente delle gemelline cinesi

Gli scienziati cinesi stanno conducendo importanti ricerche per capire dove applicare Crispr-Cas9 e studiarne gli effetti come potenziale trattamento di varie malattie più o meno gravi. Il problema è che ci sono sempre più team che temono di incorrere in sanzioni governative. Il motivo è semplice: nonostante Pechino abbia investito (e continui a farlo) ingenti quantità di denari per supportare la ricerca scientifica, c’è una storia che ha segnato per sempre l’editing genetico.

Risale al novembre 2018 la notizia di un ricercatore dell’Università di Shenzen, tale He Jiangui, che sarebbe riuscito a creare i primi esseri umani ogm, cioè con il dna modificato. Il signor He avrebbe alterato gli embrioni di sette coppie che si erano sottoposte a trattamenti di fertilità. Una gravidanza sarebbe arrivata a termine e avrebbe portato alla nascita di due gemelline con geni modificati, tali da prevenire qualsiasi infezione futura da HIV nella loro vita futura.

L’intervento di He ha subito scatenato un putiferio. L’Occidente è insorto per la moralità dell’intervento, visto come un tentativo di pianificare l’esistenza umana. Allo stesso tempo anche il mondo scientifico è rimasto contrariato dalla notizia, dal momento che appare impensabile intervenire su soggetti sani non tanto per curare una malattia ma per prevenirla. Come se non bastasse l’intervento era stato effettuato su cellule embrionali non adulte, con rischi e pericoli ignoti.

Anziché ricevere gloria e prime pagine dei giornali, He Jiankui è finito nei guai con la giustizia. Un mese dopo il suo esperimento la Corte popolare del distretto Nanshan di Shenzen ha annunciato che He i suoi colleghi, perseguendo “fama e profitto”, hanno infranto le leggi, l’etica della medicina e della ricerca. Morale della favola: multa di 3 milioni di Yuan (390mila euro circa) per He e tre anni di prigione per “pratica medica illegale“. Non solo: il Ministero della Salute, riportava in quei giorni l’agenzia Xinhua, ha vietato ai ricercatori di lavorare con la tecnologia riproduttiva umana. Un bel guaio per i tanti scienziati pronti ad approfondire un tema ancora sconosciuto e potenzialmente utile alla causa medica.

Crispr-Cas13: l’arma contro il Covid?

I bioingegneri della Stanford University sono al lavoro per creare un sistema con il quale combattere l’influenza affidandosi proprio alla tecnologia di editing genetico Crispr-Cas9. Ebbene, i ricercatori hanno segnalato di aver sviluppato un metodo che inibirebbe il 90% dei coronavirus, compreso il Sars-CoV-2, causa del Covid-19. Assieme agli scienziati del Lawrence Berkeley National Laboratory del Department of Energy, il team di Stanford ha ideato una tecnica chiamata Crispr antivirale profilattica nelle cellule umane (Prophylactic Antiviral Crispr in human cells) o anche Pac-Man, nome tratto dal famigerato videogioco.

La tecnologia in questione sarebbe in grado di disabilitare i virus rimescolando il loro codice genetico. Non solo: come ha sottolineato la rivista Cell, gli stessi ricercatori avrebbero sviluppato un modo per impiegare la tecnologia nelle cellule polmonari. Pac-Man è una sorta di adattamento del Crispr pensato per disintegrare l’Rna virale e “mangiare” gli acidi nucleici dei virus invasori. In questo caso la Cas9 sarebbe sostituita dall’enzima Cas13, che garantirebbe il successo dell’operazione.

Detto altrimenti, Pac-Man combina un Rna guida con un enzima capace di uccidere i virus. Dal momento che il Sars-CoV-2 danneggia per lo più i polmoni, i ricercatori avevano bisogno di un modo efficace per far arrivare Pac-Man a quelle latitudini. Ecco spiegato il ruolo dei lipitoidi, peptidi sintetici capaci di fornire Dna e Rna nelle cellule. Una volta “confezionato” Pac-Man con i lipitoidi, i ricercatori sono riusciti a ridurre al 90% la quantità di virus Sars-CoV-2 in soluzione.

“Un’efficace somministrazione di lipitoidi, abbinata al targeting CRISPR, potrebbe consentire una strategia molto potente per combattere la malattia virale non solo contro COVID-19 ma forse contro i nuovi ceppi virali con potenziale pandemico”, ha spiegato Michael Connolly, uno dei principali associati di ingegneria scientifica presso il Berkeley Lab. Al momento gli scienziati stanno effettuando un’accurata sperimentazione sugli animali.

Tra rischi e speranze

Intendiamoci: Crispr viene da molti definito come un modo per riscrivere il codice degli esseri viventi. Come ha sottolineato il South China Morning Post, questa tecnica sarebbe potenzialmente in grado di far rivivere specie estinte e, addirittura, progettarne di nuove. Allo stesso tempo i bioingegneri possono adattare la tecnica di alterazione del Dna per fini moralmente più nobili come, ad esempio, la creazione di trattamenti capaci di curare malattie inattaccabili.

Eppure ci sono rischi inevitabili. Quali? Lo spettro dell’eugenetica, del bioterrorismo e i possibili effetti collaterali irreversibili, solo per citarne alcuni. Certo è che nell’imminente futuro i ricercatori testeranno il Crispr contro le zanzare che diffondono la malaria e per cercare di curare la malattia del drago giallo, un flagello che minaccia l’industria degli agrumi.

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Un database genetico formato dal DNA di decine di milioni di uomini e ragazzi, bambini compresi. È questo il progetto al quale la Cina sta lavorando dal 2017, e che ha come obiettivo principale quello di creare una mappa genetica dei suoi circa 700 milioni di maschi, fornendo così alle autorità un “nuovo potente strumento” per mettere in atto una sorveglianza statale ancora più stringente e tecnologica.

A sollevare l’attenzione sul piano cinese è stato uno studio pubblicato pochi giorni fa dall’Australian Strategic Policy Institute, un’organizzazione con sede a Canberra che si è basato sugli stessi documenti visionati anche dal New York Times. Il quotidiano americano ha sottolineato che la Cina può già contare sulla più grande mappa di materiale genetico esistente sulla faccia della terra, formata – sostengono i media di Stato locali – da circa 80 milioni di profili.

Rispetto al passato, il progetto di Pechino è andato incontro a un’innovazione. Già, perché se fin qui la raccolta dei campioni di DNA, prelevato mediante analisi del sangue, riguardava principalmente gli appartenenti a gruppi criminali, le persone sospette, certi lavoratori migranti o membri delle minoranze, adesso “stiamo assistendo all’espansione di questi modelli nel resto della Cina in un modo così aggressivo che credo non abbia precedenti”.

A parlare è Emilie Dirks, l’autore del paper australiano, secondo il quale il governo cinese avrebbe intenzione di raccogliere tra i 35 e i 70 milioni di campioni di Dna maschili (calcolatrice alla mano, tra il 5 e il 10% della popolazione cinese di sesso maschile).

DNA e controllo

A quanto pare non sarebbe necessario raccogliere il DNA di tutti i maschi presenti nel Paese, visto che, attraverso la traccia genetica di un singolo soggetto, è possibile ricavare l’identità genetica di altre persone. Non sappiamo, tuttavia, né a che punto è il progetto né perché questo è rivolto soltanto agli uomini.

Il New York Times, che ha provato, senza fortuna, a chiedere informazioni al ministero cinese della Pubblica Sicurezza, ha scritto che con questo database le autorità “sarebbero in grado di rintracciare i parenti maschi di un uomo usando solo il sangue di quell’uomo”, come ad esempio “saliva o altro materiale genetico”.

C’è un fatto curioso da evidenziare. Nonostante i rapporti tra Stati Uniti e Cina non siano affatto idilliaci (tra i due Paesi, oltre a una conclamata guerra commerciale è in corso una seconda Guerra Fredda), pare che ad aiutare Pechino sia niente meno che una società americana del Massachusetts. Sempre secondo quanto riferito dal New York Times, la Thermo Fischer avrebbe venduto kit di prova su misura alla polizia cinese.

In ogni caso, ha fatto presente Dirks, al momento tutta la raccolta dei campioni di sangue si sta svolgendo nelle aree rurali e di campagna. E così, mentre i media occidentali puntano il dito su un progetto potenzialmente pericoloso per la libertà e la privacy dei cittadini, la Cina si è giustifica dicendo che il database potrebbe essere utilissimo per individuare in breve tempo i criminali. Come se non bastasse, la polizia cinese ha dichiarato che la raccolta del sangue avviene con l’esplicito consenso dei cittadini. In altre parole, nessuno sarebbe obbligato a fornire il proprio DNA.

Braccio di ferro in Africa

Gli attivisti sono spaventati dell’uso che il governo cinese potrebbe fare di un database del genere; c’è chi ha ipotizzato che la banca del DNA sarà utilizzata per incastrare dissidenti, accusare persone scomode e rafforzare i sistemi di videosorveglianza. Al di là delle teorie, resta il fatto che in Cina la raccolta del materiale genetico non è regolamentata da alcuna legge.

Attenzione però, perché il Dragone non è interessato solo al DNA dei propri cittadini, ma anche a quello degli africani. Il Financial Times ha spiegato infatti che “i dati genomici del continente potrebbero stimolare una rivoluzione scientifica”. Fiutando un possibile affare, il Dragone ha intenzione di costruire un quartier generale da 80 milioni di dollari in Etiopia per i Centri africani per il controllo e la prevenzione delle malattie.

L’amministrazione Trump ha parlato di “spionaggio scientifico“. Riferendosi al piano cinese, un funzionario statunitense ha spiegato la posizione di Washington senza troppi giri di parole: “È una minaccia per l’Africa. L’Africa ha una grande quantità di dati genomici e i cinesi vogliono costruire il CDC per rubare i dati da tutti gli altri centri”.

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