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Una técnica modificada de CRISPR-Cas9 corrige mutaciones genéticas al cambiar bases individuales del ADN de forma eficiente

 

Gracias a un nuevo enfoque de la modificación del genoma llamado “la edición de base”, unos investigadores han conseguido diseñar la enzima CRIPR-Cas9 para que pueda modificar bases individuales del ADN de una forma más eficiente y precisa que en los métodos anteriores.

 

Muchas enfermedades genéticas son debidas a mutaciones de una sola base, o mutaciones puntuales. David R. Liu, el postdoc Alexis C. Komor y sus compañeros de la Universidad de Harvard han desarrollado un nuevo proceso para editar dichas bases y mostraron que dicho proceso es capaz de corregir mutaciones puntales en células vivas, lo que indica que el método podría desembocar en terapias que corrijan los errores genéticos que provocan las enfermedades en humanos  (Nature 2016, DOI:10.1038/nature17946).

 

Actualmente los investigadores recurren a las nucleasas con dedos de zinc, nucleasas tipo activadoras de la transcripción y CRISPR-Cas9 para la edición del genoma. Las tres herramientas comienzan la edición del genoma cortando ambas hebras del ADN. La maquinaria celular disminuye la eficiencia de estos editores a la hora de corregir mutaciones puntuales, al tratar de reparar estas rupturas de doble cadena con los llamados indels: inserciones o deleciones aleatorias de ADN.

 

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Un editor de bases, que consiste en una Cas9 modificada, citidina desaminasa, e inhibidor glicosilasa uracilo (no se muestra), convierte C a U en el par de bases C:G objetivo. La reparación del ADN y su replicación convierten la U:G resultante en T:A (mostrado en la imagen) o U:A
Credit: Adapted from Nature

 

Al evitar las rupturas de doble cadena, el nuevo método provoca muchas menos indels y corrige las mutaciones puntuales más eficientemente. Liu y sus colegas comenzaron usando una Cas9 mutante (dCas9) que no es capaz de cortar el ADN pero que conserva la habilidad original de Cas9 para unirse a las secuencias de ADN objetivo. En este caso, el equipo tenía como objetivo cambiar los pares de bases C:G a T:A. Hicieron su primer editor de bases uniendo la Cas9 mutante a citidina deaminasa, que convierte la citosina(C) a uracilo(U), base del RNA, y por tanto cambia los pares de bases objetivo C:G a U:G. Los mecanismos de reparación y replicación del ADN pueden corregir estos errores de emparejamiento por U:A o T:A.

 

Sin embargo, los mecanismos de reparación del ADN pueden volver a cambiar U:G de vuelta a C:G, por lo que los investigadores crearon un segundo editor de bases al unir al primer editor una pequeña proteína llamada inhibidor glicosilasa uracilo, que impide esa vuelta a la situación original. En células humanas, este segundo editor aumentó la eficiencia de la modificación genética varias veces, si lo comparamos con el primer editor. Liu y sus compañeros restablecieron uno de los lugares presentes en dCas9 que se ocupa de cortar el ADN, y crearon así un tercer editor que aumentaba la eficiencia al favorecer la reparación celular de U:G a U:A o T:A sobre la vuelta a C:G.

 

En las pruebas hechas en cultivo celular, Liu y su equipo observaron que la CRISPR-Cas9 convencional corregía 14 mutaciones puntuales en el 1% de los casos, a la vez que causaba un 5% de indels. Su segundo editor de bases corregía un 10% de las mismas mutaciones sin causar indels, mientras que el tercero alcanzaba un 30% de eficiencia y causaba un 1% de indels. Tanto el segundo como el tercer editor son útiles, destaca Liu, dependiendo de si el objetivo más importante del experimento en cuestión es la eficiencia mutagénica o evitar indels.

 

Los investigadores demostraron el alcance de la técnica al emplearla para corregir mutaciones puntuales asociadas con la enfermedad del Alzheimer y el cáncer en líneas celulares de ratones y humanos, con una formación mínima de indels.

 

Emmanuelle Charpentier, del Instituto Max Planck de Biología Infecciosa, quién ayudó en el descubrimiento de la técnica CRISPR-Cas9, comentó que “el estudio ha vuelto a mostrar la capacidad y versatilidad del mecanismo CRISPR-Cas9”. El trabajo “pronostica futuras aplicaciones emocionantes en el campo del genoma a la carta y la edición de bases del epigenoma”.

 

Artículo original publicado por Stu Borman en C&EN
Copyright © 2016, por la American Chemical Society. Todos los
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autorizada por un acuerdo especial con la American Chemical
Society.

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Estudié Física y trabajo en educación en STEM. Colaboro en @Principia_io, @pintofscienceES y @elbuscalibros

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