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CRISPR 2.0 está aquí y es mucho más preciso
Algún día podría usarse para tratar una variedad de enfermedades hereditarias. 25 de octubre de 2017
Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.
Probablemente haya oído hablar del bisturí molecular CRISPR-Cas9, que puede editar o eliminar genes completos. Ahora, los científicos han desarrollado una versión más precisa de la herramienta de edición de ADN que puede reparar segmentos aún más pequeños del genoma de una persona.
En dos estudios publicados hoy, uno en Naturaleza y otro en Ciencias , investigadores del Instituto Broad del MIT y Harvard describen una nueva forma de editar ADN y ARN, llamada edición de base. El enfoque podría algún día tratar una variedad de enfermedades hereditarias, algunas de las cuales actualmente no tienen opciones de tratamiento.
El genoma humano contiene seis mil millones de letras de ADN, o bases químicas conocidas como A, C, G y T. Estas letras se emparejan (A con T y C con G) para formar la doble hélice del ADN. La edición básica, que utiliza una versión modificada de CRISPR, puede cambiar una sola de estas letras a la vez sin romper la estructura del ADN.
Eso es útil porque a veces solo un par de bases en una hebra larga de ADN se intercambia, elimina o inserta, un fenómeno llamado mutación puntual. Las mutaciones puntuales constituyen 32 000 de los 50 000 cambios en el genoma humano que se sabe que están asociados con enfermedades.
En el Naturaleza En el estudio, los investigadores dirigidos por David Liu, profesor de química de Harvard y miembro del Instituto Broad, pudieron cambiar una A por una G. Tal cambio abordaría aproximadamente la mitad de las 32,000 mutaciones puntuales conocidas que causan enfermedades.
Para hacerlo, modificaron CRISPR para que apuntara a una sola base. La herramienta de edición pudo reorganizar los átomos en una A para que se pareciera a una G, engañando a las células para que fijaran la otra hebra de ADN para completar el cambio. Como resultado, un par de bases A-T se convirtió en uno G-C. La técnica esencialmente reescribe los errores en el código genético en lugar de cortar y reemplazar trozos enteros de ADN.
Los métodos estándar de edición del genoma, incluido el uso de CRISPR-Cas9, hacen roturas de doble cadena en el ADN, lo que es especialmente útil cuando el objetivo es insertar o eliminar bases de ADN, dijo Liu en una conferencia telefónica con periodistas el martes. Pero cuando el objetivo es simplemente corregir una mutación puntual, la edición básica ofrece una solución más eficiente y limpia.
Liu dijo que la edición básica no pretende ser un reemplazo de la edición genética tradicional con CRISPR, sino otra opción para alterar el genoma en un intento de corregir la enfermedad. Si CRISPR es similar a un par de tijeras, la edición básica es más como un lápiz, dijo.
Anteriormente, los investigadores habían creado editores básicos capaces de hacer el tipo de intercambio opuesto: cambiar una G por una A. Las sustituciones de una G por una A en ciertas partes del ADN representan alrededor del 15 por ciento de las mutaciones puntuales asociadas a enfermedades. En septiembre, investigadores chinos informaron que usaron una de estas herramientas de edición en un embrión para eliminar la mutación genética que causa la anemia.
Trabajando con células extraídas de pacientes, Liu y sus colegas usaron su herramienta de edición de base para corregir una mutación puntual que causa hemocromatosis hereditaria, un trastorno que hace que el cuerpo absorba demasiado hierro de los alimentos. Este exceso de hierro puede acumularse con el tiempo y causar cáncer de hígado y otras enfermedades del hígado, diabetes, enfermedades del corazón o enfermedades de las articulaciones.
Liu y su equipo también utilizaron el editor de base en células humanas para inducir una mutación que suprime la anemia de células falciformes. En ambos estudios, prácticamente no detectaron efectos fuera del objetivo, o inserciones o eliminaciones de ADN no deseadas, que son una preocupación con la forma tradicional de usar CRISPR para editar genes completos.
En el nuevo Ciencias En el estudio, Feng Zhang, del Instituto Broad y el MIT, utilizó un método de edición de base similar para apuntar a letras individuales en el ARN, el primo químico del ADN. El ARN se degrada naturalmente en el cuerpo, por lo que editar el ARN no daría como resultado un cambio permanente en el genoma de una persona.
Ross Wilson, del Instituto de Genómica Innovadora de la Universidad de California, Berkeley, dice que la edición de bases podría ser una mejor manera de tratar algunas enfermedades. Él dice que un solo par de bases es como una palabra en un párrafo de texto. Con la tecnología CRISPR convencional, tendrías que reemplazar todo el párrafo.
Es mucho ADN para moverse, dice. Con la edición básica, solo puede cambiar una sola palabra.
Liu dice que tiene la esperanza de que la edición de bases de ADN y ARN pueda usarse como enfoques complementarios para un amplio conjunto de posibles aplicaciones terapéuticas.
Su laboratorio está explorando la edición básica para corregir trastornos sanguíneos, trastornos neurológicos, sordera hereditaria y ceguera hereditaria.