MADRID, 2 Oct. (EUROPA PRESS) -
Los investigadores han desarrollado una nueva herramienta de edición genética basada en CRISPR que podría conducir a mejores tratamientos para pacientes con trastornos genéticos. Se trata de una enzima, AsCas12f, modificada para ofrecer la misma eficacia pero con un tercio del tamaño de la enzima Cas9, utilizada habitualmente para la edición de genes, según publican en la revista 'Cell'.
Gracias a su tamaño compacto, se puede empaquetar más cantidad en virus portadores e introducirla en células vivas, lo que la hace más eficaz. Los investigadores crearon una biblioteca de posibles mutaciones de AsCas12f y luego combinaron las seleccionadas para diseñar una enzima AsCas12f con una capacidad de edición 10 veces mayor que el tipo original no mutado. Esta AsCas12f modificada ya se ha probado con éxito en ratones y podría utilizarse en el futuro para tratamientos nuevos y más eficaces.
La CRISPR es la herramienta de edición genética que permite a los investigadores sustituir y alterar segmentos de ADN. Al igual que los sastres genéticos, los científicos han estado experimentando con "recortar" los genes que hacen que los mosquitos sean portadores de la malaria, alterando los cultivos de alimentos para que sean más nutritivos y deliciosos, y en los últimos años han comenzado ensayos en humanos para superar algunas de las enfermedades y trastornos genéticos más difíciles. El potencial de CRISPR para mejorar nuestras vidas es tan fenomenal que en 2020 las investigadoras Jennifer Doudna y Emmanuelle Charpentier, que desarrollaron la versión más precisa de la herramienta denominada CRISPR-Cas9, fueron galardonadas con el Premio Nobel de Química.
Pero incluso Cas9 tiene limitaciones. La forma habitual de introducir material genético en una célula huésped es utilizar un virus modificado como portador. Los virus adenoasociados (AAV) no son dañinos para los pacientes, pueden entrar en muchos tipos diferentes de células para introducir enzimas CRISPR como Cas9 y tienen menos probabilidades de provocar una respuesta inmunitaria no deseada en comparación con otros métodos. Sin embargo, como cualquier servicio de paquetería, hay un límite de tamaño.
"Cas9 se encuentra en el límite de esta restricción de tamaño, por lo que ha habido demanda de una proteína Cas más pequeña que pueda empaquetarse eficientemente en AAV y servir como herramienta de edición del genoma", explica el profesor Osamu Nureki, del Departamento de Ciencias Biológicas de la Universidad de Tokio.
Su gran tamaño hace que Cas9 pueda carecer de eficacia cuando se utiliza para terapia génica. Por ello, un gran equipo multiinstitucional trabajó para desarrollar una enzima Cas más pequeña que fuera igual de activa, pero más eficiente. Los investigadores seleccionaron una enzima llamada AsCas12f, procedente de la bacteria Axidibacillus sulfuroxidans. La ventaja de esta enzima es que es una de las enzimas Cas más compactas encontradas hasta la fecha y tiene menos de un tercio del tamaño de Cas9. Sin embargo, en pruebas anteriores apenas mostró actividad genómica en células humanas.
"Mediante un método de cribado denominado exploración mutacional profunda, reunimos una biblioteca de posibles nuevos candidatos sustituyendo cada residuo de aminoácido de AsCas12f por los 20 tipos de aminoácidos en los que se basa toda la vida. A partir de ahí, identificamos más de 200 mutaciones que mejoraban la actividad de edición del genoma --explica Nureki--. Basándonos en la información obtenida del análisis estructural de AsCas12f, seleccionamos y combinamos estas mutaciones de aminoácidos de mayor actividad para crear un AsCas12f modificado. Este AsCas12f modificado tiene más de 10 veces la actividad de edición del genoma en comparación con el tipo AsCas12f habitual y es comparable a Cas9, manteniendo un tamaño mucho menor".
El equipo ya ha realizado ensayos en animales con el sistema AsCas12f modificado, asociándolo con otros genes y administrándolo a ratones vivos. Administrar los tratamientos directamente en el cuerpo es preferible a extraer células, editarlas en un laboratorio y reinsertarlas en pacientes, lo que requiere más tiempo y es más costoso. El éxito de las pruebas demostró que el AsCas12f modificado tiene potencial para ser utilizado en terapias génicas humanas, como el tratamiento de la hemofilia, enfermedad en la que la sangre no coagula con normalidad.
Los investigadores han descubierto numerosas combinaciones potencialmente eficaces para diseñar un sistema de edición genética AsCas12f mejorado, por lo que los investigadores reconocen la posibilidad de que las mutaciones seleccionadas no hayan sido las más óptimas de todas las combinaciones disponibles. El siguiente paso podría ser el uso de modelos computacionales o de aprendizaje automático para cribar las combinaciones y predecir cuáles podrían ofrecer mejoras aún mayores.
"Lograr que AsCas12f muestre una actividad de edición del genoma comparable a la de Cas9 es un logro significativo y supone un paso sustancial en el desarrollo de nuevas herramientas de edición del genoma más compactas --subraya Nureki--. Para nosotros, el aspecto crucial de la terapia génica es su potencial para ayudar realmente a los pacientes. Utilizando el AsCas12f de ingeniería que hemos desarrollado, nuestro próximo reto es administrar realmente la terapia génica para ayudar a las personas que sufren trastornos genéticos".
