Uno de los grandes desafíos de usar la edición de genes basada en CRISPR en humanos es que la máquina molecular a veces realiza cambios en la sección incorrecta del genoma de un huésped, lo que crea la posibilidad de que un intento de reparar una mutación genética en un solo lugar del genoma podría ser accidental crear una nueva mutación peligrosa en otra.
Pero ahora, los científicos de la Universidad de Texas en Austin han rediseñado un componente clave de una herramienta de edición de genes basada en CRISPR ampliamente utilizada llamada Cas9 para que sea miles de veces menos probable que se dirija a la parte incorrecta del ADN, manteniendo la misma eficacia. como la versión original, lo que la hace mucho más segura.
«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 Kenneth Johnson, profesor de biociencias moleculares y coautor principal del estudio con David Taylor, profesor asistente de molecular. biociencias. Los coautores del artículo son los becarios postdoctorales Jack Bravo y Mu-Sen Liu.
Otros laboratorios han rediseñado Cas9 para reducir las interacciones fuera del objetivo, pero hasta ahora, todas estas versiones mejoran la precisión al sacrificar la velocidad. SuperFi-Cas9, como se ha llamado a esta nueva versión, tiene 4000 veces menos probabilidades de cortar sitios de destino, pero es tan rápido como el Cas9 natural. Bravo dice que puede pensar en las diferentes versiones de Cas9 generadas en laboratorio como diferentes modelos de automóviles autónomos. La mayoría de los modelos son realmente seguros, pero tienen una velocidad máxima de 10 millas por hora.
«Son más seguros que el Cas9 natural, pero tienen un alto costo: son extremadamente lentos», dijo Bravo. «SuperFi-Cas9 es como un automóvil autónomo que ha sido diseñado para ser extremadamente seguro, pero aún puede ir a toda velocidad».
MIRA: El revolucionario sistema de edición del genoma basado en CRISPR destruye ‘permanentemente’ las células cancerosas en el laboratorio
Hasta ahora, los investigadores han demostrado el uso de SuperFi-Cas9 en el ADN de los tubos de ensayo. Ahora está colaborando con otros investigadores que planean probar SuperFi-Cas9 para la edición de genes en células vivas. También están trabajando para desarrollar versiones aún más seguras y activas de Cas9.
Las herramientas de edición de genes basadas en CRISPR están adaptadas de los sistemas que ocurren naturalmente en las bacterias. En la naturaleza, una proteína Cas9 flota en su entorno, buscando ADN con una secuencia muy específica de 20 letras, como la X en un mapa pirata que indica «cavar aquí». A veces, cuando la mayoría de las letras son correctas excepto los puntos 18 a 20, Cas9 sigue adelante y busca. Esto se denomina desajuste y puede tener consecuencias desastrosas en la edición de genes.
Taylor y Johnson desarrollaron una técnica llamada determinación de estructura guiada por cinética, que usaba un microscopio crioelectrónico para Laboratorio de Biología Estructural Sauer para tomar instantáneas de Cas9 en acción mientras interactuaba con este ADN no coincidente.
Se sorprendieron al descubrir que cuando Cas9 encuentra este tipo de desajuste en las posiciones 18 a 20, en lugar de darse por vencido y seguir adelante, tiene una estructura similar a un dedo que se extiende y se adhiere al ADN, lo que hace que l se comporte como si fueron la secuencia correcta. Normalmente, una falta de coincidencia deja el ADN un poco flojo; esta estructura en forma de dedo lo estabiliza.
«Es como si tuvieras una silla y una de las patas se rompiera y la pegaras con cinta», dijo Bravo. “Todavía podría funcionar como una silla, pero podría tambalearse un poco. Es una solución bastante sucia.
RELACIONADO: Todos los pacientes tratados con terapia génica CRISPR para enfermedades de la sangre continúan prosperando, más de un año después
Sin esta estabilidad adicional en el ADN, Cas9 no realiza los otros pasos necesarios para cortar el ADN y realizar cambios. Nadie ha notado este dedo extra haciendo esta estabilización antes.
«Fue algo que nunca en un millón de años hubiera imaginado en mi mente que habría sucedido», dijo Taylor.
Con base en esta información, rediseñaron el dedo adicional en Cas9 para que, en lugar de estabilizar la parte del ADN que contiene la falta de coincidencia, el dedo se aleje del ADN, lo que evita que Cas9 continúe con el proceso de corte y edición del ADN. El resultado es SuperFi-Cas9, una proteína que escinde el objetivo correcto tan fácilmente como el Cas9 natural, pero es mucho menos probable que escinda el objetivo equivocado.
MÁS: Revolucionando el uso de CRISPR para apuntar a las células grasas en el estudio genético de la obesidad
Otros autores son Grace Hibshman, Tyler Dangerfield, Kyungseok Jung y Ryan McCool, también de la Universidad de Texas en Austin.
Bravo, Liu, Hibshman, Dangerfield, Johnson y Taylor son los inventores de una solicitud de patente que cubre nuevos diseños de Cas9 basados en este trabajo. La Oficina de Comercialización de Tecnología de UT Austin administra la propiedad intelectual y trabaja para encontrar socios de la industria que puedan ayudar a desarrollar el gran potencial de la tecnología.
Este trabajo fue publicado en La naturaleza diario.
Fuente: Universidad Autónoma de Austin
COMPARTE Esperanza; Comparte esta historia…
