Avance de CRISPR: los científicos ahora pueden activar y desactivar genes a su antojo
Los cambios de CRISPR ahora son completamente reversibles y el mundo nunca volverá a ser el mismo.
Por Derya Ozdemir
09 abril 2021
Jennifer Cook-Chrysos / Instituto Whitehead
El sistema de edición de genes CRISPR-Cas9, que ha revolucionado la ingeniería genética durante la última década, implica cortar hebras de ADN, que es un proceso que puede ser bastante difícil de controlar y puede resultar en cambios genéticos no deseados. Ahora, gracias a investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts y la Universidad de California en San Francisco (UCSF), una nueva tecnología de edición de genes llamada CRISPRoff puede cambiar eso, según un comunicado de prensa .
La técnica, descrita en un artículo publicado en Cell el 9 de abril, es reversible a diferencia de CRISPR tradicional, y los cambios introducidos pueden incluso transmitirse a futuras líneas de células. Esta proteína de edición de genes no destructiva actúa como un simple interruptor de apagado de los genes, recreando los beneficios del sistema CRISPR-Cas9 ampliamente utilizado sin dañar el material genético de las células.
"Avance rápido cuatro años [desde la subvención inicial], y CRISPRoff finalmente funciona como se imaginó en una forma de ciencia ficción", dice el coautor principal Luke Gilbert . "Es emocionante ver que funciona tan bien en la práctica".
Artículos destacadosREAD MOREThe "Dirty" Secrets Behind The"Clean" Façade of Electric Vehicles
00:10/00:20OMITIR AVISO PUBLICITARIO
"La gran historia aquí es que ahora tenemos una herramienta simple que puede silenciar la gran mayoría de genes", dice Jonathan Weissman, quien también es profesor de biología en el MIT e investigador del Instituto Médico Howard Hughes. "Podemos hacer esto para múltiples genes al mismo tiempo sin ningún daño en el ADN, con mucha homogeneidad y de una manera que se puede revertir. Es una gran herramienta para controlar la expresión de genes".
'Ingeniería genética 2.0'
En el sistema clásico CRISPR-Cas9 , es difícil limitar el resultado, que es donde los investigadores vieron una oportunidad para un tipo diferente de editor de genes.
Los investigadores crearon una pequeña máquina de proteínas para construir un editor epigenético que pudiera imitar la metilación natural del ADN, que es un mecanismo epigenético que se produce mediante la adición de un grupo metilo (CH3) al ADN. La máquina, guiada por pequeños ARN, puede convertir los grupos metilo en puntos específicos de la hebra. Luego, los genes metilados se "silencian" o desactivan, que es de donde proviene el nombre de la máquina.
Esto no altera la secuencia de la cadena de ADN, lo que permite a los investigadores revertir el efecto de silenciamiento utilizando enzimas que eliminan los grupos metilo. Los investigadores llamaron a este método CRISPRon.
Los investigadores descubrieron que podían usar este interruptor de encendido y apagado para apuntar a la mayoría de los genes del genoma humano . Además, funcionó para los genes mismos, así como para las otras regiones del ADN que controlan la expresión génica sin codificar proteínas.
Además, las grandes regiones metiladas llamadas islas CpG, algo que se pensaba que era necesario para el mecanismo de metilación del ADN, también fueron silenciadas por CRISPRoff.
CRISPRoff para aplicaciones prácticas
El método se probó en células madre pluripotentes inducidas, que son células que pueden convertirse en otros tipos de células del cuerpo. Cuando los investigadores silenciaron un gen en las células madre y las indujeron a convertirse en neuronas, se vio que el gen permanecía silenciado en el 90 por ciento de las células. Esto revela que las células conservan un recuerdo de las modificaciones epigenéticas realizadas por el sistema CRISPRoff.
En otro estudio, los investigadores utilizaron la tecnología para silenciar la proteína Tau, que puede formar grupos en el cerebro que causan pérdida de memoria y están involucrados en la enfermedad de Alzheimer , en las neuronas. Se vio que, aunque no del todo apagado, CRISPRoff podría usarse para bajar la expresión de Tau. "Lo que mostramos es que esta es una estrategia viable para silenciar a Tau y evitar que esa proteína se exprese", dice Weissman. "La pregunta es, entonces, ¿cómo se le entrega esto a un adulto? ¿Y realmente sería suficiente para impactar el Alzheimer? Esas son grandes preguntas abiertas, especialmente la última".
Los investigadores ahora están buscando nuevas formas de aplicar la tecnología de edición de genes. "Con esta nueva tecnología CRISPRoff, puede [expresar una proteína brevemente] para escribir un programa que la célula recuerde y ejecute indefinidamente", dice Gilbert. "Cambia el juego, así que ahora básicamente estás escribiendo un cambio que se transmite a través de las divisiones celulares; de alguna manera, podemos aprender a crear una versión 2.0 de CRISPR-Cas9 que sea más segura e igual de efectiva, y que pueda hacer todas estas otras cosas también ".