MADRID, 18 Abr. (EUROPA PRESS) -
Investigadores de la Universidad de Kyushu y de la Facultad de Medicina de la Universidad de Nagoya, en Japón, han desarrollado un método optimizado de edición genómica que reduce enormemente las mutaciones, lo que abre la puerta a un tratamiento más eficaz de las enfermedades genéticas con menos mutaciones no deseadas, según publican en la revista 'Nature Biomedical Engineering'.
La tecnología de edición genómica CRISPR-Cas9 ha revolucionado los sectores de la alimentación y la medicina. En esta tecnología, la nucleasa Cas9, una enzima que corta el ADN, se introduce en la célula con un ARN guía sintético (ARNg) que guía la enzima hasta el lugar necesario. Al cortar el genoma, se pueden eliminar genes no deseados y añadir nuevos genes (funcionales) de forma fácil y rápida.
CRISPR-Cas9 se utiliza ampliamente para editar el genoma estudiando genes de interés y modificando genes asociados a enfermedades. Sin embargo, este proceso está asociado a efectos secundarios que incluyen mutaciones no deseadas y toxicidad. Por tanto, se necesita una nueva tecnología que reduzca estos efectos secundarios para mejorar su utilidad en la industria y la medicina.
Uno de los inconvenientes de la edición del genoma es la creciente preocupación por las mutaciones y los efectos no deseados. Esto suele deberse a que la enzima se dirige a lugares del genoma que tienen una secuencia similar a la del lugar objetivo.
Del mismo modo, pueden producirse mutaciones cromosómicas cuando se alteran los genes, lo que ha obstaculizado los ensayos clínicos de terapia génica contra el cáncer e incluso ha provocado la muerte de pacientes sometidos a tratamiento contra la distrofia muscular. El grupo planteó la hipótesis de que los protocolos de edición actuales que utilizan Cas9 provocan una división excesiva del ADN, lo que da lugar a algunas de las mutaciones.
Para probar esta hipótesis, un grupo formado por el profesor adjunto Masaki Kawamata, de la Universidad de Kyushu, y el profesor Hiroshi Suzuki, de la Facultad de Medicina de la Universidad de Nagoya, construyó un sistema llamado "AIMS" en células de ratón, que evaluaba la actividad de Cas9 por separado para cada cromosoma.
Sus resultados mostraron que el método utilizado habitualmente se asociaba a una actividad de edición muy elevada. Determinaron que esta elevada actividad causaba algunos de los efectos secundarios no deseados, por lo que buscaron métodos de modificación del ARNg que pudieran suprimirla.
Descubrieron que una extensión extra de citosina en el extremo 5' del ARNg era eficaz como "salvaguarda" de la sobreactividad y permitía controlar la división del ADN. Llamaron a este sistema de ajuste fino "ARNg de salvaguardia" ([C]ARNg)".
Según destacan, los resultados fueron sorprendentes ya que gracias a su nueva técnica, se redujeron los efectos no deseados y la citotoxicidad, aumentó la eficacia de la edición selectiva de un solo alelo y se incrementó la eficacia de la reparación dirigida por homología, el mecanismo más empleado para la reparación de roturas de doble cadena del ADN.
Para probar su eficacia en un entorno médico, investigaron una enfermedad rara llamada fibrodisplasia osificante progresiva. Utilizando un modelo de ratón, lograron crear el mismo genotipo que la versión humana de la enfermedad.
A continuación, utilizando células iPS derivadas de pacientes, pudieron reparar con precisión el daño hasta un solo nucleótido específicamente en el alelo asociado a la enfermedad causante de la misma, demostrando la utilidad de su técnica como método de terapia génica seguro y eficaz.
El equipo también construyó el primer modelo matemático de la correlación entre diversos patrones de edición del genoma y la actividad de Cas9, que permitiría simular los resultados de la edición del genoma en toda una población celular. Este avance permitiría a los investigadores determinar la actividad de Cas9 que maximiza la eficacia, reduciendo los enormes costes y la mano de obra necesarios.
"Establecimos una nueva plataforma de edición del genoma que puede maximizar la eficiencia de edición deseada mediante el desarrollo de [C]gRNAs reguladores de la actividad con la actividad Cas9 adecuada. Además, descubrimos que el 'gRNA de salvaguardia' puede aplicarse a varias herramientas CRISPR que requieren gRNAs mediante la regulación de sus actividades, como las que utilizan Cas12a, que tiene un mecanismo de escisión del ADN diferente", explica el profesor Suzuki.
"En el caso de las técnicas que utilizan Cas9 para activar o reprimir genes de interés, como la activación CRISPR y la interferencia CRISPR, una inducción o supresión excesiva de la expresión génica puede resultar poco útil e incluso perjudicial para las células --añade--. El control de los niveles de expresión mediante [C]gRNA es una tecnología importante que puede utilizarse para diversas aplicaciones, entre ellas la implantación de una terapia génica precisa".
El grupo trabaja ahora en un plan de negocio inicial para difundir la nueva plataforma de edición genómica. "En concreto, creemos que esta tecnología puede contribuir de forma significativa al campo de la medicina", explica Kawamata.
"Actualmente estamos evaluando su eficacia y seguridad terapéuticas para enfermedades diana seleccionadas en experimentos con células y animales, y utilizándola para ayudar a desarrollar fármacos terapéuticos y métodos de terapia génica, especialmente para enfermedades raras para las que aún no se han establecido métodos de tratamiento", concluye.
