MADRID, 16 Feb. (EUROPA PRESS) -
Una poderosa herramienta de edición del genoma se puede implementar como un detective de ADN, capaz de detectar fragmentos de ADN que señalan infecciones virales, cáncer o incluso genes defectuosos. Este detective genético, desarrollado en el laboratorio del Instituto Médico Howard Hughes (HHMI, por sus siglas en inglés) por la investigadora Jennifer Doudna, de la Universidad de California, Berkeley, Estados Unidos, utiliza el sistema de corte de genoma conocido como CRISPR.
Al combinar las capacidades de CRISPR con una pistola de bengalas molecular, Doudna y sus colegas han ideado un método simple que puede llevar a pruebas médicas rápidas y fiables.
El nuevo método, llamado DETECTR, "permite la detección del ADN sensible y precisa", dice Doudna, y ha sido capaz de detectar dos tipos de virus del papiloma humano causantes de cáncer (VPH) en muestras humanas. Esta investigadora y sus colegas informaron inicialmente sobre sus resultados en una preimpresión publicada en 'bioRxiv.org' en noviembre de 2017; pero el informe revisado por pares aparece este jueves en la revista 'Science'.
DETECTR, o 'DNA Endonucleasa Targeted CRISPR Trans Reporter', se basa en CRISPR, un sistema de defensa bacteriano que corta y desactiva virus y otras amenazas. Desde su descubrimiento, CRISPR ha sido elegido por científicos ansiosos por cortar y reparar selectivamente genomas. En el nuevo estudio, Doudna y sus colegas muestran que la biología CRISPR también se puede utilizar de otra manera, como una señal de ADN.
DETECTR confía en Cas12a, una enzima descrita en 2015. Al igual que su primo molecular Cas9, que Doudna y su colega Emmanuelle Charpentier convirtieron en una herramienta de edición del genoma en 2012, Cas12a corta el ADN. Pero en lugar de cortar solo la cadena de ADN que ata, Cas12a corta otro ADN también. "Comenzamos a ver esta sorprendente actividad en la que simplemente comenzaría a cortar cosas al azar", dice el coautor del estudio Lucas Harrington, estudiante graduado en el laboratorio de Doudna.
Bajo ciertas circunstancias, la enzima se convierte en una máquina de trituración de ADN, cortando cualquier ADN monocatenario cercano, observaron los investigadores. Pero esto no fue una destrucción indiscriminada. Para que comience la acción del machete, Cas12a primero tiene que encontrar un objetivo de ADN preciso. Los investigadores pueden programar ese objetivo agregando una guía, una molécula de ARN que le dice a Cas12a qué buscar. "Es muy fácil reprogramar esto para encontrar cualquier fragmento de ADN que quiera detectar", dice Harrington.
Una vez que Cas12a se bloquea y corta el objetivo, comienza a triturar todo el ADN monocatenario que puede encontrar. Pero para que el sistema sea útil, Doudna y sus colegas necesitan una forma de ver cuándo Cas12a comienza este caos molecular, lo que indica que ha encontrado su objetivo. Así que los investigadores usaron una molécula brillante, una llamarada fácil de detectar, unida por una sola cadena de ADN a una molécula supresora que previene el brillo. Cuando Cas12a se convierte en un machete, corta la cadena de ADN que une estas dos moléculas. Esto elimina el supresor y deja que brille la molécula brillante, una señal que los investigadores pueden detectar.
CRISPR, UN "COFRE DEL TESORO"
El equipo luego puso a prueba a su detective de ADN. Trabajando con el doctor Joel Palefsky y su equipo en la Universidad de California en San Francisco, buscaron señales de ADN de dos tipos de VPH causantes de cáncer: tipo 16 y tipo 18. Los investigadores obtuvieron 25 muestras de ADN tomadas de personas que no tenían infección por VPH, un tipo de virus o ambos tipos. Para VPH16, DETECTR hizo la llamada correcta para todas las 25 muestras. Para VPHV18, DETECTR lo hizo bien para 23 de 25 muestras. Los que omitió dieron señales débiles que pueden mejorarse con diferentes diseños de ARN guía, dice Doudna.
En comparación con los métodos actuales para detectar el VPH, DETECTR es "más simple, más rápido y no requiere equipos especializados", dice Harrington. Eso podría hacer que el sistema sea útil en clínicas de salud de recursos limitados y para el diagnóstico en el punto de atención.
Alrededor de 79 millones de estadounidenses son portadores del VPH, según los cálculos del Centro para el Control y la Prevención de Enfermedades, y más de 4.000 mujeres mueren de cáncer de cuello uterino cada año. Juntos, VPH16 y VPH 18 causan el 70 por ciento de los cánceres de cuello uterino y las lesiones precancerosas, según la Organización Mundial de la Salud.
El método del equipo de Doudna podría aplicarse fácilmente a otros tipos de infecciones virales o bacterianas e incluso a marcadores de cáncer, anomalías cromosómicas u otras señales genéticas, dice Harrington. En términos más generales, los resultados destacan la promesa de la biología básica. La investigación básica sobre un antiguo sistema de defensa bacteriana sigue generando nuevas sorpresas y nuevos usos potenciales. CRISPR "es un cofre del tesoro que seguimos investigando y en el que vamos encontrando cosas nuevas", dice Harrington.
