¿Un interruptor de encendido y apagado para edición de genes?

En la última década, el sistema de edición de genes CRISPR-CAS9 ha revolucionado la ingeniería genética, lo que permite a los científicos hacer cambios dirigidos al ADN de los organismos. Si bien el sistema podría ser útil para tratar una variedad de enfermedades, la edición de CRISPR-CAS9 implica cortar las hebras de ADN, lo que lleva a cambios permanentes en el material genético de la célula.

Ahora, en un artículo publicado en línea en celda el 9 de abril, los investigadores describen una nueva tecnología de edición de genes llamada CrisProff que permite a los investigadores controlar la expresión génica con alta especificidad al dejar la secuencia del ADN sin cambios. Diseñado por Whitehead Institute Miembro Jonathan Weissman, Profesor Asistente de la Universidad de California San Francisco, Luke Gilbert, Weissman Lab Postdoc James Nuñez, y colaboradores, el método es lo suficientemente estable como para ser heredado a través de cientos de divisiones celulares, y también es completamente reversible.

“La gran historia aquí es ahora tenemos una herramienta simple que puede silenciar la gran mayoría de los genes”, dice Weissman, quien también es profesor de biología en MIT y un investigador con el Instituto Médico Howard Hughes. “Podemos hacer esto por múltiples genes al mismo tiempo sin ningún daño de ADN, con mucha homogeneidad, y de una manera que se pueda revertir. Es una gran herramienta para controlar la expresión génica “.

El proyecto fue financiado parcialmente por una subvención de 2017 de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa para crear un editor de genes reversible. “Avance rápido cuatro años [de la subvención inicial], y CrisProff finalmente funciona según lo previsto en una manera de ciencia ficción”, dice el autor co-senior Gilbert. “Es emocionante ver que funciona tan bien en la práctica”.

Ingeniería genética 2.0

El clásico sistema CRISPR-CAS9 utiliza una proteína de corte de ADN llamada CAS9 que se encuentra en los sistemas inmunitarios bacterianos. El sistema se puede dirigir a genes específicos en células humanas utilizando un único ARN de guía, donde las proteínas CAS9 crean pequeñas rupturas en la cadena de ADN. Luego, la maquinaria de reparación existente de la celda parcha los agujeros.

Debido a que estos métodos alteran la secuencia de ADN subyacente, son permanentes. Además, su dependencia de los mecanismos de reparación celular “interna” significa que es difícil limitar el resultado a un solo cambio deseado. “Tan hermosa como CRISPR-CAS9 es, le da a la reparación a los procesos celulares naturales, que son complejos y multifacetos”, dice Weissman. “Es muy difícil controlar los resultados”.

Ahí es donde los investigadores vieron una oportunidad para un tipo diferente de editor de genes, uno que no alteró las secuencias de ADN, sino que cambió la forma en que se leyeron en la celda.

Este tipo de modificación es lo que los científicos llaman “epigenéticos”: los genes pueden silenciarse o activarse en función de los cambios químicos en la cadena de ADN. Los problemas con la epigenética de una célula son responsables de muchas enfermedades humanas, como el síndrome de X frágil y varios cánceres, y se pueden transmitir a través de generaciones.

El silenciamiento del gen epigenético a menudo funciona a través de la metilación: la adición de etiquetas químicas a ciertos lugares en el cadena de ADN, lo que hace que el ADN se vuelva inaccesible para la ARN polimerasa, la enzima que lee la información genética en la secuencia de ADN en transcripciones de ARN de mensajería, que En última instancia, pueden ser los planos para las proteínas.

Weissman y los colaboradores habían creado anteriormente otros dos editores epigenéticos llamados Crispri y CrisPra, pero ambos vinieron con una advertencia. Para que trabajen en células, las células tenían que expresar continuamente proteínas artificiales para mantener los cambios.

“Con esta nueva tecnología CrisProff, puede [expresar una proteína brevemente] para escribir un programa que se recuerde y realice indefinidamente por la celda”, dice Gilbert. “Cambia el juego, así que ahora está escribiendo básicamente un cambio que se transfiere a través de divisiones celulares, de alguna manera, podemos aprender a crear una versión 2.0 de CRISPR-CAS9 que sea más segura y tan efectiva, y puede hacer todo esto. otras cosas también “.