«CHIARAMENTE SCIENZA»
CRISPR/CAS:
una rivoluzione nell'ingegneria genetica
Relatori:
Gerolamo Lanfranchi, Università di Padova
Michele Morgante, Università di Udine
Coordina:
Gianantonio Danieli, IVSLA
Istituto Veneto di Scienze, Lettere ed Arti
Palazzo Franchetti, Venezia
Martedì 16 maggio 2017, ore 17:00
«CHIARAMENTE SCIENZA»
CRISPR/CAS:
una rivoluzione nell'ingegneria genetica
Da dove viene la tecnica CRISPR/CAS ?
Escherichia coli
Virus «batteriofagico» T4
Il ciclo riproduttivo di un virus a spese del batterio
I batteri hanno evoluto delle contromisure per
difendersi :
- ENZIMI DI RESTRIZIONE
forbici molecolari che tagliano e degradano il DNA
virale estraneo, risparmiando il cromosoma
batterico
- UN SISTEMA IMMUNITARIO
che li protegge dall’infezione dei virus
• nel 50% dei batteri conosciuti
• Si è trovato negli Archea (antichi) e negli
Eubatteri (contemporanei)
Momento cruciale dell’infezione
ripasso veloce di alcuni concetti
fondamentali di Genetica molecolare
Il DNA:
A; T; G; C
L’ RNA:
A; U; G; C
i due filamenti di un DNA a doppia elica:
DNA
DNA
IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII
si possono separare:
DNA
DNA
e poi, riunire con un altro filamento di DNA complementare:
DNA
DNA
IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII
oppure con un filamento di RNA complementare
RNA
DNA
IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII
Emmanuelle
Charpentier
Jennifer
Doudna
Come funziona l’immunità CRISPR/CAS
Come funziona l’immunità CRISPR/CAS
Feng Zhang
Il sistema CRISPR/CAS9 funziona in provetta
DNA virus
Cas9
RNA guida
Il sistema CRISPR/CAS9 funziona anche sulle
cellule eucariotiche (animali, piante)
Meccanismo molecolare di funzionamento
del sistema CRISPR/CAS
CAS9 può tagliare in modo preciso qualsiasi
DNA in doppia elica
Cosa si può fare sul genoma con CRISPR/CAS9
gene regulation
Vantaggi del sistema CRISPR/CAS
(rispetto alla terapia genica con geni clonati interi):
• SEMPLICITA’ (pochi componenti)
Vantaggi del sistema CRISPR/CAS (rispetto alla terapia genica
con geni clonati interi):
• SEMPLICITA’ (pochi componenti)
• MIRA (dipende dalla sequenza dell’RNA guida)
• PRECISIONE DI AZIONE (dipende dalla sequenza dell’RNA
guida, l’enzima è fatto apposta per incastrare RNA e DNA e
tagliare il DNA in punti precisi e programmabili
Vantaggi del sistema CRISPR/CAS (rispetto alla terapia genica
con geni clonati interi):
• SEMPLICITA’ (pochi componenti)
• MIRA (dipende dalla sequenza dell’RNA guida)
• PRECISIONE DI AZIONE (dipende dalla sequenza dell’RNA
guida, l’enzima è fatto apposta per incastrare RNA e DNA e
tagliare il DNA in punti precisi e programmabili
• UNIVERSALITA’ (funziona in tutte le cellule: batteri, animali,
piante)
• VARIE POSSIBILITA’ DI AZIONE
Con CAS modificate, si possono eliminare
(e sostituire) con precisione porzioni
molto grandi dei cromosomi (batteri artificiali)
Vantaggi del sistema CRISPR/CAS (rispetto alla terapia genica
con geni clonati interi):
• SEMPLICITA’ (pochi componenti)
• MIRA (dipende dalla sequenza dell’RNA guida)
• PRECISIONE DI AZIONE (dipende dalla sequenza dell’RNA
guida, l’enzima è fatto apposta per incastrare RNA e DNA e
tagliare il DNA in punti precisi e programmabili
• UNIVERSALITA’ (funziona in tutte le cellule: batteri, animali,
piante)
• VARIE POSSIBILITA’ DI AZIONE
• MULTIPLEXING (si possono modificare
contemporaneamente più geni con la stessa precisione nella
stessa cellula basta inserire CAS legate a diversi RNA guida
per tutti i geni che si vogliono bersagliare (vantaggio perché
le funzioni di un organismo sono sempre frutto dell’azione
di molti geni)
Nell’uomo
Difetti e rischi ???
