MADRID, 25 Sep. (EUROPA PRESS) -
Investigadores del MIT (Estados Unidos) han descubierto una manera de reducir drásticamente la tasa de error en la edición primaria del genoma, utilizando versiones modificadas de las proteínas involucradas en el proceso. Este avance, publicado en 'Nature' podría facilitar el desarrollo de tratamientos de terapia génica para diversas enfermedades, comentan los investigadores.
La técnica de edición genómica conocida como edición prima, tiene potencial para tratar muchas enfermedades al transformar genes defectuosos en funcionales. Sin embargo, el proceso conlleva una pequeña probabilidad de insertar errores que podrían ser perjudiciales.
"Este artículo describe un nuevo enfoque para realizar la edición genética que no complica el sistema de administración y no agrega pasos adicionales, pero da como resultado una edición mucho más precisa con menos mutaciones no deseadas", destaca Phillip Sharp, profesor emérito del Instituto MIT, miembro del Instituto Koch para la Investigación Integral del Cáncer del MIT y uno de los autores principales del nuevo estudio.
Con su nueva estrategia, el equipo del MIT pudo mejorar la tasa de error de los editores principales de aproximadamente un error en siete ediciones a uno en 101 para el modo de edición más utilizado, o de un error en 122 ediciones a uno en 543 para un modo de alta precisión.
"Para cualquier fármaco, lo que se busca es algo que sea eficaz, pero con la menor cantidad de efectos secundarios posible", comenta Robert Langer, profesor del Instituto David H. Koch del MIT, miembro del Instituto Koch y uno de los autores principales del nuevo estudio. "Para cualquier enfermedad en la que se pueda realizar edición genómica, creo que esta sería, en última instancia, una forma más segura y eficaz de hacerlo".
Las primeras formas de terapia génica, probadas por primera vez en la década de 1990, consistían en la administración de nuevos genes transmitidos por virus. Posteriormente, se desarrollaron técnicas de edición genética que utilizan enzimas como las nucleasas de dedo de zinc para corregir genes. Sin embargo, estas nucleasas son difíciles de diseñar, por lo que adaptarlas para que actúen sobre diferentes secuencias de ADN es un proceso muy laborioso.
Muchos años después, se descubrió el sistema de edición genómica CRISPR en bacterias, lo que ofreció a los científicos una forma potencialmente mucho más sencilla de editar el genoma. El sistema CRISPR consiste en una enzima llamada Cas9 que puede cortar el ADN bicatenario en un punto específico, junto con un ARN guía que le indica a Cas9 dónde cortar. Los investigadores han adaptado este enfoque para eliminar secuencias genéticas defectuosas o insertar nuevas, siguiendo una plantilla de ARN.
En 2019, investigadores del Instituto Broad del MIT y Harvard (Estados Unidos) informaron sobre el desarrollo de la edición primaria: un nuevo sistema basado en CRISPR, más preciso y con menos efectos secundarios. Un estudio reciente informó que los editores primarios se utilizaron con éxito para tratar a un paciente con enfermedad granulomatosa crónica (EGC), una enfermedad genética rara que afecta a los glóbulos blancos.
"En principio, esta tecnología podría eventualmente usarse para abordar cientos de enfermedades genéticas corrigiendo pequeñas mutaciones directamente en las células y los tejidos", aporta Chauhan.
Una de las ventajas de la edición primaria es que no requiere un corte bicatenario en el ADN objetivo. En su lugar, utiliza una versión modificada de Cas9 que corta solo una de las cadenas complementarias, abriendo una solapa donde se puede insertar una nueva secuencia. Un ARN guía, suministrado junto con el editor primario, sirve como plantilla para la nueva secuencia.
Sin embargo, una vez copiada la nueva secuencia, debe competir con la antigua cadena de ADN para incorporarse al genoma. Si la antigua cadena supera a la nueva, el fragmento sobrante de ADN nuevo que sobresale puede incorporarse accidentalmente en otro lugar, dando lugar a errores. Muchos de estos errores pueden ser relativamente inofensivos, pero es posible que algunos puedan eventualmente provocar el desarrollo de tumores u otras complicaciones. Con la versión más reciente de los editores principales, esta tasa de error varía de uno por cada siete ediciones a uno por cada 121 ediciones para los diferentes modos de edición.
"Las tecnologías que tenemos ahora son mucho mejores que las herramientas de terapia génica anteriores, pero siempre existe la posibilidad de que se produzcan consecuencias no deseadas", describe Chauhan.
Para reducir estas tasas de error, el equipo del MIT decidió aprovechar un fenómeno observado en un estudio de 2023. En dicho estudio, descubrieron que, si bien Cas9 suele cortar siempre en la misma ubicación del ADN, algunas versiones mutadas de la proteína muestran una relajación de estas restricciones. En lugar de cortar siempre en la misma ubicación, estas proteínas Cas9 a veces realizan su corte una o dos bases más adelante en la secuencia de ADN.
Esta relajación, descubrieron los investigadores, hace que las viejas cadenas de ADN sean menos estables, por lo que se degradan, lo que facilita que las nuevas cadenas se incorporen sin introducir ningún error. Así, en el nuevo estudio, los investigadores identificaron mutaciones de Cas9 que redujeron la tasa de error a 1/20 de su valor original. Luego, al combinar pares de estas mutaciones, crearon un editor de Cas9 que redujo aún más la tasa de error, a 1/36 del valor original.
Para aumentar la precisión de los editores, los investigadores incorporaron sus nuevas proteínas Cas9 a un sistema de edición principal que contiene una proteína de unión al ARN que estabiliza los extremos del molde de ARN de forma más eficiente. Este editor final, al que los investigadores denominan vPE, presentó una tasa de error de tan solo 1/60 del original, que oscilaba entre una edición por cada 101 y una edición por cada 543 para los diferentes modos de edición. Estas pruebas se realizaron en células de ratón y humanas.
El equipo del MIT trabaja actualmente en la mejora de la eficiencia de los editores principales mediante modificaciones adicionales de Cas9 y el molde de ARN. También investigan maneras de administrar los editores a tejidos específicos del cuerpo, un desafío recurrente en la terapia génica.
También esperan que otros laboratorios comiencen a utilizar el nuevo método de edición primaria en sus investigaciones. Los editores primarios se utilizan habitualmente para explorar diversas cuestiones, como el desarrollo de los tejidos, la evolución de las poblaciones de células cancerosas y la respuesta celular al tratamiento farmacológico.
"Los editores genómicos se utilizan ampliamente en los laboratorios de investigación", resume Chauhan. "Por lo tanto, el aspecto terapéutico es emocionante, pero nos entusiasma mucho ver cómo la gente empieza a integrar nuestros editores en sus procesos de investigación".
