Escrito por el Dr. Francis Collins el 5 de noviembre de 2019
Sistema de modificación genética: el sistema de modificación (izquierdo) contiene tres partes: dos enzimas, Cas9 y transcriptasa inversa, y una guía de ingeniería de ARN, pegRNA. A diferencia de la modificación regular de genes CRISPR, la modificación primaria mella solo con una hebra de la molécula de ADN (derecha) y luego utiliza el ARN de una célula. Crédito: Broad Institute of MIT y Harvard, Cambridge, MA.
Recientemente ha habido un tremendo entusiasmo sobre el potencial de CRISPR y las tecnologías de modificación genética para tratar o incluso curar la enfermedad de células falciformes (SCD), la distrofia muscular, el VIH y una amplia gama de otras condiciones devastadoras. Ahora menciona otro notable avance -llamado "edición genética"- que nos acerca todavía más a alcanzar esa meta.
A pesar de lo innovador que ha sido el CRISPR/Cas9 en la innovación de genes específicos, el sistema tiene sus limitaciones. La versión inicial es la más adecuada para hacer una ruptura de doble cadena con el ADN, seguida de una reparación propensa a errores. El resultado es, en general, derrotar al objetivo, que sería genial si lo que se pretende es acabar con el oponente. Pero, ¿y si el objetivo es arreglar una mutación editándola de nuevo a la secuencia normal?
El nuevo sistema de edición principal, que fue descrito recientemente por investigadores financiados por el NIH en la revista Nature, es revolucionario porque ofrece un control mucho mayor para realizar una amplia gama de ediciones dirigidas con precisión al código del ADN, que consiste en las cuatro bases químicas: A, C, G y T [1].
Ahora, exiten pruebas que afectan a las células humanas almacenadas en el laboratorio, los investigadores han utilizado la primera técnica de edición para corregir las mutaciones genéticas que causan dos enfermedades hereditarias: SCD, un doloroso trastorno sanguíneo que pone en peligro la vida, y la enfermedad de Tay-Sachs, un trastorno neurológico mortal. Es más, se dice que la versatilidad del nuevo sistema de edición genética significa que puede, en principio, corregir alrededor del 89 % de las más de 75 000 variantes genéticas conocidas y asociadas a las enfermedades humanas.
En el CRISPR estándar, se utiliza una enzima similar a una tijera, llamada Cas9 utilizada para cortar completamente las dos hebras de la doble hélice de la molécula de ADN, lo que provoca que el aparato repare el ADN de la célula o borre las letras de ADN en el sitio. Como resultado, el CRISPR se usa para interrumpir genes e insertar o eliminar grandes segmentos de ADN. Sin embargo, es difícil utilizar este sistema para hacer correcciones más sutiles en el ADN, tales como cambiar una letra T por una A.
Para expandir la caja de herramientas de modificación de genes, un equipo de investigación dirigido por David R. Liu, del Broad Institute of MIT y de Harvard, Cambridge, MA, desarrolló previamente una clase de agentes de modificación llamados editores de base [2,3], que en lugar de cortar el ADN, convierten directamente una letra del ADN en otra. Aunque, la edición de base también tiene limitaciones, pues funciona bien para corregir las mutaciones de una sola letra más comunes en el ADN, pero al menos hasta ahora no han podido hacer cambios de una sola letra, o arreglar las letras restantes que hay en el ADN.
Por el contrario, el nuevo sistema de edición genética puede cambiar de forma precisa y eficiente cualquier letra de ADN, así como puede hacer tanto supresiones como inserciones hasta un determinado tamaño. El sistema consiste en una versión modificada de la enzima Cas9 fusionada con otra enzima llamada transcriptasa inversa y un ARN llamado pegRNA. Este último contiene la edición de genes deseada y dirige el aparato de edición a un lugar específico en el ADN de la célula.
Una vez en el sitio, el Cas9 mella una hebra de la doble hélice. Luego, la transcriptasa inversa utiliza una hebra de ADN para iniciar la transferencia letra por letra de la nueva información genética codificada en el ARNpeg de manera muy similar a la función de búsqueda y reemplazo del software de procesamiento de textos en el lugar mellado. El proceso se termina cuando el sistema de edición indica a la célula que rehaga la otra cadena de ADN para que coincida con la nueva información genética.
Hasta ahora, en las pruebas con células humanas almacenadas en un plato de laboratorio, Liu y sus compañeros han utilizado la edición primaria para corregir la mutación más común que causa la enfermedad de SCD, convirtiendo una T en una A. También pudieron eliminar cuatro letras del ADN para corregir la mutación más común que subyace a la enfermedad de Tay-Sachs, una condición devastadora que típicamente produce síntomas en el primer año de vida y que lleva a la muerte a los cuatro años del niño. Los investigadores también usaron el nuevo sistema para insertar nuevos segmentos de ADN de hasta 44 letras y eliminar otros segmentos de al menos 80.
Referencias:
1] Búsqueda y sustitución de edición de genoma sin rupturas de doble cadena o ADN de donante. Anzalone AV, Randolph PB, Davis JR, Sousa AA, Koblan LW, Levy JM, Chen PJ, Wilson C, Newby GA, Raguram A, Liu DR. Naturaleza. En línea el 21 de octubre de 2019. [Epub antes de la impresión]
2] Edición programable de una base de dianas en ADN genómico sin división de ADN de doble cadena. Komor AC, Kim YB, Packer MS, Zuris JA, Liu DR. Naturaleza. 2016 mayo 19;533(7603):420-424.
3] Edición de base programable de A-T a G-C en ADN genómico sin división de ADN. Gaudelli NM, Komor AC, Rees HA, Packer MS, Badran AH, Bryson DI, Liu DR. Naturaleza. 2017 Nov 23;551(7681):464-471.
Enlaces:
Enfermedad de Tay-Sachs (Referencia de la Casa de Genética/Biblioteca Nacional de Medicina/NIH)
Enfermedad de células falciformes (Instituto Nacional del Corazón, Pulmón y Sangre/NIH)
Iniciativa para la Curación de la Drepanocitosis (NHLBI)
¿Qué son la Edición de Genoma y el CRISPR-Cas9? (Biblioteca Nacional de Medicina/NIH)
Programa de Edición del Genoma de Células Somáticas (Common Fund/NIH)
David R. Liu (Harvard, Cambridge, MA)
Apoyo del NIH: Instituto Nacional de Alergia y Enfermedades Infecciosas; Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano; Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales; Instituto Nacional de Imagenología Biomédica y Bioingeniería; Centro Nacional para el Avance de las Ciencias Traslacionales
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Publicado en: Noticias
Etiquetas: Fundación Bill y Melinda Gates, bases químicas, CRISPR, CRISPR/Cas9, edición genética, variantes genéticas, Grandes Retos, VIH, distrofia muscular, mutaciones, nucleótidos, ARNpeg, edición primaria, enfermedad rara, transcriptasa inversa, anemia drepanocítica, enfermedad de Tay-Sachs
6 Comentarios
Patricia H. dice el 5 de noviembre de 2019 a las 11. 40 h am:
¿Y QUÉ HAY DE LA ENDOMETRIOSIS?
Respuesta
- SAUMYA PANDEY PH.D. dijo el 5 de noviembre de 2019 a las 1. 28 de la tarde «La edición primaria que evita la división de ADN con doble cadena muestra implicaciones significativas en la terapia génica personalizada, orientada a la salud pública y los subsiguientes medicamentos para perfiles genéticos individuales de subconjuntos de pacientes étnicamente dispares y susceptibles a diversas enfermedades humanas graves, que van desde la anemia de células falciformes hasta la enfermedad de Tay Sach, entre otras., las cuales parecen en cierto modo una especie de tratamiento que puede ser atrayente para el futuro.
Los estudios replicativos garantizan la proporción de conocimientos de investigación clínica más fiables para impulsar la investigación sobre la edición genética o la terapia génica con un impacto global».
Respuesta
Bethany L indicó el 5 de noviembre de 2019 a las 6:13 pm que «esta es una noticia bastante impresionante siempre y cuando los tratamientos sean realmente asequibles y accesibles para todos».
Respuesta
Swamy indica el 6 de noviembre de 2019 a la 1. 08 a. m. «quiero un tratamiento negativo para la cura del VIH»
Respuesta
Julian Leat dijo el 6 de noviembre de 2019 a las 9.53 h de la noche que «la fibrosis quística **** fármaco triple Trikafta ** funciona en el 90 % de las mutaciones, pero si sufres problemas de hígado, los efectos secundarios pueden aumentar el recuento de plaquetas. Así que los nuevos triples más seguros deben hacerse no sólo por vértice y, que además tenemos que avanzar en más del 10 o 14 % fev aumento en las funciones pulmonares con el triple de resultados de la medicación.
Respuesta
El Dr. J. Venkateshwara Rao dijo el 7 de noviembre de 2019 a las 9.43 h de la mañana que «Ciertamente es una nueva esperanza para tratar las enfermedades genéticas con precisión según los estándares académicos e industriales. Este tipo de cambio rápido nos permitirá centrarnos en terapias fiables para muchas enfermedades genéticas. Que les vaya bien».
Autor/es: Dr. Francis Collins
Traductor/a: LAURA SÁNCHEZ PINAR
