La edición de genes CRISPR es una gran promesa para abordar una amplia gama de enfermedades hereditarias , pero las preocupaciones sobre los efectos “fuera del objetivo” no deseados han retrasado su implementación. Un sistema CRISPR rediseñado podría finalmente tener una solución práctica a este problema.
El mes pasado, la compañía biomédica Intellia informó resultados prometedores de un ensayo fase uno de una terapia CRISPR que trata una enfermedad rara causada por proteínas malformadas en el hígado. Pero casi una década después del descubrimiento de la herramienta de edición de genes, todavía hay solo un puñado de terapias en ensayos clínicos, y hasta ahora ninguna ha sido aprobada por los reguladores.
Una de las principales razones es la preocupación por la tendencia de la tecnología a realizar un número significativo de cambios no intencionales en el genoma que podrían provocar efectos secundarios graves, incluido el cáncer. Se han realizado muchos esfuerzos para rediseñar la herramienta para que sea más precisa, pero por lo general esto ha resultado en una disminución sustancial en la velocidad de edición.
Al estudiar detenidamente la estructura del sistema CRISPR, un equipo de investigadores de la Universidad de Texas en Austin encontró ahora una manera de rediseñar la proteína crítica Cas9 de una manera que reduce los errores y mantiene el rendimiento. “Esto realmente podría cambiar las reglas del juego en términos de una aplicación más amplia de los sistemas CRISPR Cas en la edición de genes”, dijo el coautor Kenneth Johnson en un comunicado de prensa .
La proteína Cas9 juega un papel central en el sistema CRISPR. La enzima es responsable de hacer cortes en secuencias de ADN, lo que hace posible eliminar genes errantes o hacer espacio para agregar nuevo material genético. Para asegurarse de que la enzima haga los cortes en el lugar correcto, se combina con una pieza de ARN guía diseñada para unirse a una secuencia genética específica de aproximadamente 20 letras de largo.
Sin embargo, este proceso de guía no siempre es totalmente preciso y, a veces, la proteína Cas9 corta la sección equivocada, lo que lleva a las denominadas ediciones “fuera del objetivo”. Dependiendo de qué genes se vean afectados, esto podría tener efectos secundarios graves para un paciente tratado con una terapia CRISPR .
Entonces, para comprender por qué el sistema a veces edita el objetivo equivocado, los investigadores utilizaron una técnica de imagen de vanguardia llamada microscopía electrónica criogénica para tomar instantáneas de la proteína Cas9 mientras se bloqueaba en secuencias no coincidentes.
Descubrieron que cuando el ARN guía se une a la secuencia incorrecta, normalmente no logra crear el pliegue característico que permite que Cas9 corte el ADN. Pero descubrieron que cuando la secuencia es correcta, aparte de las letras en las posiciones 18 y 20 , una estructura similar a un dedo en la proteína Cas9 estabiliza la secuencia, corrigiendo su forma y permitiendo que se corte.
Esta fue la primera vez que se observó este proceso de estabilización y, basándose en esta información, el equipo rediseñó la proteína Cas9 para que la estructura similar a un dedo ya no se conecte a la secuencia no coincidente. Se descubrió que la proteína resultante, que el equipo denominó SuperFi-Cas9, tenía 4000 veces menos probabilidades de cortar los sitios objetivo que la Cas9 original.
Este no es el primer intento de rediseñar Cas9 para evitar ediciones no deseadas, pero los enfoques anteriores han llevado a reducciones significativas en la velocidad de edición. “Son más seguros que el Cas9 natural, pero tienen un alto costo: van extremadamente lentos”, dijo el coautor Jack Bravo.
SuperFi-Cas9, por otro lado, es tan rápido como la proteína original. Si bien los investigadores hasta ahora solo lo han probado en ADN en tubos de ensayo, ya comenzaron a colaborar con otros investigadores para probarlo en células vivas, y la universidad está buscando socios de la industria para ayudar a comercializar la tecnología.
Si bien es probable que pase algún tiempo antes de que una nueva tecnología de este tipo llegue a la clínica, la investigación es un paso importante para crear terapias CRISPR más seguras que podrían tratar una amplia gama de enfermedades en humanos.
Crédito de la imagen: Jack Bravo/Universidad de Texas en Austin
Fuente:
Gent, E. (2022l, marzo 29). Redesigned CRISPR Gene Editing Tool Is 4,000 Times Less Error-Prone. Singularity Hub. Recuperado 29 de marzo de 2022, de https://singularityhub.com/2022/03/28/redesigned-crispr-gene-editing-tool-is-4000-times-less-error-prone/