El nuevo método de edición del genoma resultó ser más preciso que el clásico CRISPR/Cas9

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Científicos de Harvard han ideado una nueva forma de editar el ADN, o mejor dicho, reescribirlo: utilizaron la transcriptasa inversa viral para ingresar la versión deseada de la secuencia en el ADN. El método le permite corregir cualquier tipo de mutación: desde reemplazos de puntos hasta inserciones o eliminaciones. El trabajo fue publicado en la revista Nature.

La base del sistema molecular CRISPR/Cas9 es el corte del ADN: la nucleasa Cas9 introduce una brecha en ambas cadenas de ADN en el lugar correcto. Luego, la célula puede conectar los extremos del espacio o insertar un parche en el lugar del espacio, tomando prestado material del segundo cromosoma o de la secuencia proporcionada por el experimentador. Pero las roturas de doble filamento pueden ser peligrosas para la célula y causar un alto en la división o la muerte, y la forma de repararlas no es fácil de controlar.

En este sentido, los editores básicos son más seguros: esta es una variante del sistema CRISPR/Cas en el que la enzima corrige solo una "letra" en el texto del ADN sin crear roturas de doble cadena. Sin embargo, los editores pueden corregir solo ciertos tipos de mutaciones puntuales (C → T, G → A, A → G, T → C) y son impotentes frente a otros (por ejemplo, C → A o G → T). 

El nuevo método

Para ampliar las capacidades de la lucha contra las mutaciones, un equipo de científicos de la Universidad de Harvard dirigido por David Liu ha desarrollado una nueva estrategia: una edición preparada de genes.

El método no requiere interrupciones bicatenarias, pero en lugar del ARN "guía" que CRISPR/Cas usa para apuntar a un objetivo, incluye un ARN guía alargado para la edición primitiva (ARN guía extendido de edición principal, ARNg peg, ARNp). Este ARN realiza dos funciones a la vez: determina el área donde se realizará la edición y transporta la información que debe “ingresarse” en el gen.

El mecanismo del nuevo sistema es el siguiente:
1. Una enzima Cas9 modificada se encuentra en la cadena de ADN, que desenrolla el dúplex en dos cadenas separadas.
2. El PrgRNA “induce” una región de ADN, es decir, se adhiere a una de las cadenas, protegiéndola. Cas9 introduce un corte de cadena simple en el hilo opuesto.
3. En su otro extremo, el prgRNA se adhiere a la hebra cortada.
4. Otra enzima, la transcriptasa inversa, se une a la proteína Cas9. Construye ADN basado en ARN-prg, por lo tanto, “reescribe” el gen nuevamente.
5. El resultado son dos versiones del mismo sitio de ADN: uno antiguo y otro nuevo. Uno de ellos es destruido por las nucleasas intracelulares, y a menudo resulta ser el antiguo.
6. La nueva versión de las proteínas de reparación del ADN está “cosida” en su lugar. Al mismo tiempo, la nueva cadena de ADN y la segunda cadena complementaria no coinciden, y las proteínas de reparación deben dividir una de ellas y construir la opuesta sobre la otra. Si agregamos un ARN guía más al sistema, lo que lleva a Cas9 a la cadena “equivocada”, entonces Cas9 introduce interrupciones y las proteínas reparadoras lo consideran un error. El resultado son dos copias de la secuencia deseada. 


Anzalone et al. / Nature, 2019 

Versátil y eficiente

Los autores del nuevo método evaluaron su efectividad en varios tipos de células humanas. Según sus cálculos, la edición exitosa ocurre en 20%-50% de los casos, y la frecuencia de inserciones o eliminaciones (índices) erróneas es de aproximadamente 1%-10%.

Los investigadores señalan que su sistema funciona de manera más eficiente que el clásico CRISPR/Cas9. En experimentos similares, solo se logró en aproximadamente el 10% de los casos. Además, la edición preparada resultó ser más segura: por ejemplo, en las neuronas adultas solo causó el 0,58% de indeles, y con CRISPR/Cas9 fue de 31%.

Una ventaja importante del nuevo método es su versatilidad. Al “reescribir” la secuencia del gen, los científicos pudieron eliminar cualquier mutación, ya sea una eliminación, duplicación o reemplazo de puntos. Además, verificaron que el sistema hace frente a cualquier sustitución de nucleótidos y otras violaciones de la secuencia génica. En particular, corrigieron mutaciones en células modelo humanas que son responsables de la anemia falciforme, la enfermedad neurodegenerativa de Tay-Sachs y la susceptibilidad a la infección por priones.

Los autores del trabajo creen que su desarrollo puede ser efectivo contra el 89% de las variaciones genéticas patógenas que aparecen en la base de datos de ClinVar, todos los cuales son pequeños cambios en la secuencia de ADN, hasta 30 nucleótidos.

Las terapias celulares están avanzando gradualmente hacia el uso clínico. El primer paso en esta dirección se dio en China, luego en Estados Unidos, y recientemente las células editadas por CRISPR se usaron por primera vez para combatir la infección por VIH.
 

Victor Román
Esta noticia ha sido publicada originalmente en N+1, ciencia que suma.

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