El avance en la edición de genes amplía el alcance de las tecnologías CRISPR, informa Duke

Un equipo de ingenieros de la Universidad de Duke ha desarrollado un método para ampliar el alcance de las tecnologías CRISPR. Si bien el sistema CRISPR original solo podía apuntar a 12,5% del genoma humano, el nuevo método amplía el acceso a casi todos los genes para potencialmente atacar y tratar una gama más amplia de enfermedades mediante la ingeniería genómica.

En la investigación participaron colaboradores de la Universidad de Harvard, el Instituto de Tecnología de Massachusetts, la Facultad de Medicina de la Universidad de Massachusetts, la Universidad de Zurich y la Universidad McMaster.

Este trabajo apareció el 4 de octubre en la revista. Comunicaciones de la naturaleza.

"CRISPR es una gran herramienta para editar ADN específico, pero todavía tenemos restricciones sobre qué genes podemos editar", dijo Pranam Chatterjee, Profesor Asistente de Ingeniería Biomédica. “La herramienta CRISPR original solo podía editar alrededor de 12,51 TP3T de todas las secuencias de ADN según la ubicación de ese espaciador específico. Si tiene una mutación en el otro 87.5%, no tendrá suerte.

CRISPR-Cas es un sistema inmunológico bacteriano que permite a las bacterias utilizar moléculas de ARN y proteínas asociadas a CRISPR (Cas) para atacar y destruir el ADN de los virus invasores. Desde su descubrimiento, los investigadores se han apresurado a desarrollar un arsenal de nuevos sistemas CRISPR para aplicaciones en terapia génica e ingeniería genómica.

Para realizar ediciones en el genoma, las proteínas Cas utilizan tanto una molécula de ARN, que guía la enzima a un tramo específico de ADN, como un motivo adyacente protoespaciador, o PAM, que es una secuencia corta de ADN que sigue inmediatamente a la secuencia de ADN objetivo y es necesaria para que la proteína Cas se una.

Una vez que un ARN guía encuentra su secuencia de ADN complementaria y la enzima Cas se une al PAM adyacente, la enzima actúa como tijeras para hacer un corte en el ADN, desencadenando los cambios deseados en el genoma. El sistema CRISPR-Cas más común es el Cas9 de la bacteria Streptococcus pyogenes (SpCas9), que requiere una secuencia PAM de dos bases de guanina (GG) seguidas.

En trabajos anteriores, Chatterjee y su equipo utilizaron herramientas bioinformáticas para descubrir y diseñar nuevas proteínas Cas9, incluida Sc++, que solo requiere una única base de guanina PAM para realizar un corte. Este cambio hizo posible que los investigadores editaran casi 50% de todas las secuencias de ADN.

Al mismo tiempo, los colaboradores de Chatterjee en Harvard, dirigidos por Benjamin Kleinstiver, profesor asistente de la Facultad de Medicina de Harvard, diseñaron una variante separada llamada SpRY. Si bien SpRY podía unirse a cualquiera de las cuatro bases de ADN que podían formar PAM, tenía una afinidad mucho más fuerte por la adenina y la guanina.

Debido a que ambos sistemas tenían inconvenientes, el grupo decidió juntar lo mejor de ambos en una nueva variante llamada SpRyc.

"Con esta nueva herramienta, podemos apuntar a casi 100% del genoma con mucha más precisión", dijo Chatterjee.

Si bien SpRYc fue más lenta que sus contrapartes a la hora de cortar secuencias de ADN objetivo, fue más eficaz que las dos enzimas tradicionales a la hora de editar secciones específicas de ADN. A pesar de la amplitud de SpRYc, también fue más preciso que SpRY.

Después de establecer las capacidades de edición de SpRYc, el equipo investigó los posibles usos terapéuticos de la herramienta para enfermedades genéticas que no eran tratables con el sistema CRISPR estándar. Su primera prueba fue el síndrome de Rett, un trastorno neurológico progresivo que afecta predominantemente a mujeres jóvenes y es causado por una de ocho mutaciones en un gen específico. El segundo fue la enfermedad de Huntington, un trastorno neurológico hereditario poco común que causa la degeneración de las neuronas en el cerebro. El equipo descubrió que SpRYc podía alterar mutaciones previamente inaccesibles, brindando posibles oportunidades terapéuticas para ambas enfermedades.

"SpRYc tiene mucho potencial, ya sea explorando cómo trasladarlo a la clínica o encontrando formas de hacerlo aún más eficiente", dijo Chatterjee. "Esperamos explorar todas las capacidades de nuestra herramienta".

(C) Universidad de Duke

Fuente del artículo original: WRAL TechWire