MADRID 31 Oct. (EUROPA PRESS) -
Utilizando tecnología de última generación, investigadores del Hospital Pediátrico de Filadelfia (CHOP) de Estados Unidos han identificado varios pasos específicos necesarios para que CRISPR se active y realice su función de edición genética. Estos hallazgos preclínicos podrían conducir a diseños mejorados para la edición genética basada en CRISPR.
CRISPR/Cas9 es una herramienta de edición genética que ha revolucionado la investigación biomédica y ha dado lugar a la primera terapia genética basada en CRISPR aprobada por la FDA . Sin embargo, hasta ahora, no se comprendía bien el mecanismo preciso de cómo funciona exactamente esta herramienta y cómo evita crear efectos nocivos fuera del objetivo.
La edición genética permite añadir, eliminar o alterar de alguna otra forma material genético en el genoma de una persona. En el ámbito sanitario, tiene un enorme potencial para "corregir" genes mutados que forman la base de muchas enfermedades raras y complejas. Sin embargo, para que la edición genética sea eficaz, debe ser precisa y editar únicamente en un objetivo determinado. Si bien los ensayos clínicos han explorado la administración directa de Cas9 a los pacientes a través de nanopartículas lipídicas para la edición genética desde 2020, la aplicabilidad amplia es un desafío. Cas9 tiene el potencial de realizar ediciones genómicas no deseadas fuera del gen objetivo que podrían ser dañinas e incluso podrían convertir las células en cancerosas. Por lo tanto, las células extraídas de un paciente se utilizan para realizar la edición genética fuera del cuerpo antes de reintroducirlas en el paciente. Este es un proceso costoso y que requiere mucho tiempo, impulsado por una comprensión incompleta de los mecanismos de edición genética. "Siempre tuvimos la sospecha de que lo que podíamos ver de las estructuras existentes a partir del proceso de edición genética no nos contaba la historia completa", recuerda el autor principal del estudio, Nikolaos G. Sgourakis, profesor asociado en el Centro de Medicina Computacional y Genómica en CHOP y profesor asociado en el Departamento de Bioquímica y Biofísica en la Facultad de Medicina Perelman de la Universidad de Pensilvania, quien ha publicado su investigación en 'Cell Chemical Biology'. En este estudio, los investigadores utilizaron una técnica llamada espectroscopia de resonancia magnética nuclear para visualizar átomos y proteínas, así como su dinámica, y observar cómo se mueven entre diferentes estados. Este método permitió a los investigadores observar la transición de CRISPR de un estado inactivo a uno activo y los pasos necesarios para que esto suceda, lo que no habría sido posible sin este equipo de última generación.
Una estructura intermedia de "vigilancia" actúa como un corrector de pruebas dentro de una cadena de montaje y actúa como un guardián que regula la actividad de corte del ADN de la enzima. Este paso es clave para que la proteína Cas9 pueda distinguir entre secuencias de ADN que no están en el objetivo y que coinciden con su ARN guía programable, una secuencia corta que dirige la edición del ADN a lugares precisos en el genoma. Existen muchas variantes diseñadas de Cas9, y las variantes de mayor fidelidad favorecen el reconocimiento del ADN que está en el objetivo y ayudan a estabilizar el complejo de "vigilancia" mientras esto sucede, reduciendo así los efectos fuera del objetivo y asegurando que la terapia se administre de una manera más precisa.
Comprender estos mecanismos subyacentes de cómo funcionan CRISPR y Cas9 podría conducir a formas más efectivas de tecnología de edición genética, incluido el potencial de administrar la terapia directamente en el cuerpo, e incluso podría mejorar otras terapias como la terapia con células CAR-T.
"Es mucho más fácil administrar el complejo Cas9 preprogramado en forma de nanopartícula lipídica para editar directamente las células diana en el paciente cuando podemos estar seguros de que va a hacer su trabajo correctamente", dijo Sgourakis. "Por ejemplo, la edición genética precisa mediante la tecnología CRISPR podría utilizarse para modificar directamente las células T en los pacientes, y eso nos permitiría simplificar la adaptación de las CAR-T y otras terapias celulares".
La espectroscopia de resonancia magnética nuclear para este estudio se realizó en el Instituto de Biología Estructural de la Universidad de Pensilvania, utilizando instrumentación compartida de la Facultad de Medicina Perelman de la Universidad de Pensilvania y CHOP (en Estados Unidos).
