Una tecnologia controversa capace di alterare i genomi di intere specie è stata applicata per la prima volta ai mammiferi. In un articolo pubblicato1 sul server di preprint bioRxiv il 4 luglio, i ricercatori descrivono lo sviluppo di “unità geniche” – che potrebbero essere utilizzate per sradicare popolazioni animali problematiche – in topi di laboratorio utilizzando la tecnica di editing genico CRISPR.

Le unità geniche assicurano che le mutazioni scelte siano trasmesse a quasi tutta la prole di un animale. Sono già stati creati nelle zanzare in laboratorio, come una potenziale strategia di controllo della malaria. I ricercatori hanno sollevato la possibilità che la tecnologia potrebbe aiutare ad uccidere ratti invasivi, topi e altri roditori infestanti. Ma l’ultimo studio allontana le speranze che ciò accada presto, dicono gli scienziati. La tecnica ha funzionato in modo incoerente nei topi di laboratorio, e una miriade di ostacoli tecnologici rimangono prima che i ricercatori possano anche solo considerare il rilascio dello strumento in natura.

“C’è un’indicazione che potrebbe funzionare, ma è anche sobrio”, dice Paul Thomas, un genetista dello sviluppo presso l’Università di Adelaide in Australia, che non era coinvolto nella ricerca. “C’è ancora molto da fare prima di poter considerare i drive genici come uno strumento utile per il controllo della popolazione dei roditori”. Il suo laboratorio sta facendo un lavoro simile, come parte di un consorzio internazionale per utilizzare le unità geniche per combattere i roditori invasivi.

Le unità geniche funzionano assicurando che una proporzione maggiore della prole di un organismo erediti un certo gene “egoista” rispetto a quanto accadrebbe per caso, permettendo a una mutazione o a un gene estraneo di diffondersi rapidamente attraverso una popolazione. Si verificano naturalmente in alcuni animali, compresi i topi, dove possono causare morte o infertilità. Ma il rivoluzionario strumento di editing genico CRISPR-Cas9 ha portato allo sviluppo di unità genetiche sintetiche che sono progettate per eliminare specie problematiche, come le zanzare che trasmettono la malaria, dall’ambiente naturale, per esempio, assicurando che la prole sia sterile. La tecnologia ha attirato polemiche – e anche un tentativo fallito di vietarne l’uso a livello globale – perché, se rilasciato in natura, gli organismi che trasportano i drive genici potrebbero essere difficili da contenere.

Un team guidato da Kim Cooper, un genetista dello sviluppo presso l’Università della California, San Diego, non ha cercato di sviluppare un gene drive per rendere sterili i topi da laboratorio (Mus musculus). Piuttosto, l’obiettivo dei ricercatori era quello di creare un banco di prova per la tecnologia, che dicono potrebbe essere utile anche nella ricerca di base: hanno sbiellato l’eredità di una mutazione che dà ai topi cappotti tutti bianchi, invece di infertilità.

I gene drive basati su CRISPR usano lo strumento di editing genico per copiare una mutazione su un cromosoma al secondo della coppia, di solito durante il primo sviluppo di un animale. Quando il team di Cooper ha tentato questo negli embrioni di topo, la mutazione non è stata sempre copiata correttamente, e il processo ha funzionato solo negli embrioni femminili.

Il team ha stimato che questo potrebbe portare a una mutazione trasmessa a circa il 73% della prole di un topo femmina, in media, invece del solito 50% per la maggior parte dei geni che operano secondo le normali regole di eredità. Cooper ha rifiutato di commentare il lavoro del suo team, perché non è stato ancora pubblicato in una rivista peer-reviewed.

Tony Nolan, un biologo molecolare presso l’Imperial College di Londra che fa parte di un team che sviluppa unità geniche nelle zanzare portatrici di malaria, è entusiasta di vedere che le unità geniche possono, almeno, lavorare nei roditori. Anche se la tecnologia non diventa uno strumento di eradicazione, potrebbe essere più efficiente delle tecnologie esistenti per produrre animali da laboratorio transgenici che modellano malattie causate da mutazioni multiple, dice.

Altri ricercatori concordano sul fatto che lo studio è importante, ma dicono che mostra anche quanto lontano la tecnologia deve andare nei roditori. “Potreste immaginare questo gene drive in natura? Non succederà”, dice Gaétan Burgio, un genetista che lavora su CRISPR all’Australian National University di Canberra. L’efficienza relativamente bassa della tecnica significa che ci vorrebbero molte generazioni per il gene drive per diffondersi attraverso un’intera popolazione di roditori, lasciando un ampio tempo per le specie di evolvere la resistenza.

Thomas descrive i risultati come un “controllo della realtà” per gli sforzi per sviluppare i gene drive nei roditori. “Dà un’indicazione di quanto ancora ci sia da fare”, dice. Il lavoro futuro dovrebbe cercare di migliorare l’efficienza, così come capire perché la tecnica non funziona nei topi maschi, aggiunge Thomas.

E’ membro di un consorzio chiamato Genetic Biocontrol of Invasive Rodents, o GBIRd, che spera di impiegare i gene drive contro ratti e topi.

I gene drive CRISPR non sono l’unica strategia del consorzio per affrontare i roditori invasivi. Il membro del GBIRd David Threadgill, un genetista della Texas A&M University di College Station, e il suo team stanno lavorando con un gene drive che si verifica naturalmente nei topi, chiamato t-haplotype. I ricercatori prevedono di modificare questo gene egoista per creare topi senza figlie: le femmine che portano due copie daranno alla luce solo maschi, portando potenzialmente a un crollo della popolazione.

Se la tecnologia gene-drive dovesse rivelarsi efficace nel controllo dei roditori, le isole sono un banco di prova ideale, dice Heath Packard, direttore di Island Conservation a Santa Cruz, California, un partner GBIRd che si concentra sullo sradicamento di parassiti invasivi. I pesticidi per roditori che hanno eliminato topi e ratti problematici su piccole isole sono troppo rischiosi da usare su isole più grandi, con ecosistemi complessi e grandi popolazioni umane, dice Packard. Le unità genetiche, che potrebbero essere contenute sulle isole, sono ancora una tecnologia che vale la pena investigare. “Siamo speranzosi che questo possa essere uno strumento che potrebbe servire alla comunità del restauro delle isole”, dice, “ma non sappiamo se funzionerà”.