Boletín Nº 179 - Octubre 2017
Aún no se pueden emplear en pacientes
Nuevas versiones del editor CRISPR nos acercan al sueño de curar enfermedades genéticas
Dos estudios recién publicados
recogen dos nuevos logros del corta-pega genético. La
revista Science revela una nueva herramienta, llamada
REPAIR, que edita ARN en lugar de ADN y es capaz de tratar patologías sin
modificar permanentemente el genoma. Otro trabajo de la revista Nature muestra el papel de CRISPR-Cas9 para editar
mutaciones sin errores. Para utilizarlas en humanos, habrá que esperar a
reducir al mínimo los posibles efectos no deseados.
SINC | 26 Octubre
2017
Los científicos del Instituto Broad caracterizaron subfamilias inéditas de la proteína
Cas y descubrieron una versión activa de Cas13./ Broad Institute
La técnica de edición genética CRISPR es uno de los
mayores avances en la medicina actual. Desde que fuera descrita por primera
vez, son numerosos los hallazgos alcanzados
gracias a este sistema de corta y pega. Los dos últimos se publican
hoy en las revistas Science
y Nature.
El primero de ellos
es una nueva
versión de la herramienta
que, en lugar de editar ADN en las células humanas, lo hace con ARN. Este método puede alterar la expresión genética sin realizar cambios en el genoma, lo que supone un gran potencial
tanto para la investigación
como para el tratamiento de
enfermedades.
Además, supone varias ventajas. Por un
lado, es capaz de corregir mutaciones en diferentes
ventanas de tiempo, incluso durante los períodos de desarrollo clave; y por otro, aliviaría las preocupaciones éticas
asociadas con la edición
del ADN.
Para diseñar esta otra herramienta, los
científicos del Instituto Broad -perteneciente al
Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en EE UU- caracterizaron
subfamilias inéditas de la proteína Cas y descubrieron una versión activa de
Cas13 (a diferencia de Cas9, las proteínas Cas13 cortan el ARN.
Tras fusionarla con la proteína
ADAR, llegaron al nuevo sistema de CRISPR al que llamaron
REPAIR (RNA Editing for Programmable A to I Replacement).
"Hasta ahora podíamos
modificar los genes, pero no tan fácilmente los transcritos, es decir, las moléculas que hay entre los
genes y las proteínas. Con esta
nueva herramienta sí se podrán editar sin alterar el genoma", explica a Sinc Lluís Montoliu,
investigador del Centro Nacional de Biotecnología (CNB-CSIC).
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Esta nueva versión de CRISPR para editar el ARN
aliviaría las preocupaciones éticas asociadas con el método tradicional
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El equipo, liderado por Feng Zhang, fue el primero que utilizó CRISPR
para la edición del genoma de mamíferos y el que ganó la batalla por la patente de la técnica.
El sistema cambia
letras individuales (llamadas nucleósidos) de ARN en células de mamíferos
de manera programada y precisa. REPAIR revierte las mutaciones que causan enfermedades genéticas relacionadas con el ARN.
"La capacidad
de corregir las mutaciones
que causan enfermedades es uno de los
principales objetivos de la
edición del genoma", explica Zhang. "Esta nueva capacidad para editar ARN aumenta las oportunidades para recuperar la función de proteínas perdidas y tratar muchos trastornos, en casi cualquier
tipo de célula".
"No es una mejora
a la hora de corregir irreversiblemente las mutaciones, tal y como podemos
hacer ahora con la edición de ADN, pero si permitirá hacer modificaciones transitorias,
es decir, no permanentes, para un efecto terapéutico durante un tiempo
limitado", puntualiza Montoliu.
Una herramienta al alcance de los investigadores
REPAIR es capaz de dirigirse a letras individuales de ARN, o nucleósidos, cambiando las adenosinas a inosinas (leídas como
guanosinas por la célula). En los
humanos, una mutación de G por A es muy
común. Estas alteraciones están implicadas en casos
de crisis epilépticas parciales,
distrofia muscular de Duchenne
y párkinson. REPAIR puede revertir el impacto de cualquier mutación patógena G-por-A y actuar en cualquier
tipo de célula.
La doble hélice de ADN está
compuesta por cuatro bases químicas: adenina (A), guanina (G), citosina (C) y
timina (T). / Pixabay
Tras REPAIR, el equipo modificó
aún más el sistema de edición para que fuese más específico.
La versión mejorada,
REPAIRv2, logró editar
bases (letras) de ARN específicas
con una eficiencia que iba desde el 20 al 40%, o incluso superior en algunos casos.
Para demostrar su potencial terapéutico,
el equipo sintetizó las mutaciones causantes de la anemia
de Fanconi y la diabetes insípida
nefrógena, las introdujo en las células humanas y corrigió con éxito estas mutaciones
en el ARN.
Con el objetivo
de impulsar aún más ese efecto
curativo, planean mejorar la eficiencia de REPAIRv2
e introducirlo en tejidos específicos de modelos animales. El avance puede abrir
una vía completamente
nueva tanto en investigación como en clínica.
Como ya hicieron con anteriores herramientas de CRISPR, el equipo
tiene la intención de compartir el sistema REPAIR. Los grupos pondrán a disposición esta tecnología a través de la página del laboratorio
de Zhang.
Mutaciones base a base sin errores
Por su parte, el estudio
publicado en Nature muestra una nueva
clase de 'editores de
bases'. La doble hélice de ADN está compuesta por cuatro
bases químicas: adenina
(A), guanina (G), citosina
(C) y timina (T), dispuestas
de modo que C se empareje
con G y A con T. Los nuevos editores
son proteínas programables
que reordenan los átomos de una base para que se transforme en otra
diferente de manera selectiva y eficiente, sin causar daños en
el ADN. Y lo consigue en
células vivas.
El avance publicado en ‘Nature’ supone una
edición más eficiente y menos propensa a generar modificaciones de ADN no
deseadas
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Los autores, también del Instituto Broad y
de la Universidad de Harvard, sostienen que este avance podría
usarse para corregir mutaciones de una sola base que
causan enfermedades genéticas o para introducir mutaciones de base única que supriman la patología.
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El pasado año, el equipo liderado por David Liu describió el desarrollo de un método de edición
de bases relacionado con CRISPR-Cas9 para seleccionar y modificar letras individuales del código genético.
El sistema era más eficiente que los métodos anteriores
para corregir mutaciones de
una sola base y menos propenso a generar modificaciones de ADN no deseadas
sin provocar borrados o inserciones al azar en el genoma, algo común
en métodos como CRISPR-Cas9 que ‘rompen’ el ADN.
Sin embargo, los investigadores solo pudieron convertir pares de bases
G•C en pares de bases T•A. Ahora,
con la nueva clase de editores de base de adenina
(ABE), los autores han conseguido que los pares A•T se conviertan en pares G•C. Así, el nuevo sistema
ofrece la posibilidad de revertir muchas de las mutaciones causantes de enfermedades.
Los ABE trabajan en el ADN tanto en células bacterianas
como humanas.
En las células humanas pueden introducir el cambio genético deseado en una amplia
gama de regiones
diana con una eficacia del 50%, más alta que la de otros métodos de edición del genoma, y a priori sin subproductos
no deseados.
"Se trata de una
nueva herramienta, pero es complementaria", apunta Montoliu.
"Desde luego es muy interesante, pero no representa el mismo nivel de
innovación que el trabajo de Zhang".
Uso terapéutico de las dos nuevas
herramientas
El experto español
subraya que, en relación al potencial terapéutico de ambos métodos, las
eficiencias todavía tienen que mejorar. "La primera versión de la nueva proteína de Zhang,
Cas13b, todavía puede causar modificaciones en otras letras
distintas a la seleccionada.
Mientras no controlemos y
mejoremos la modificación
específica de letras en el genoma, tanto en el ADN como en el ARN, no deberíamos utilizarlas aún en pacientes",
indica.
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"Mientras no controlemos la edición específica
de letras en el genoma, no deberíamos utilizarla aún en pacientes", opina
Lluís Montoliu.
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Para Montoliu, la edición genética llegará a la clínica cuando
se consigan controlar los aspectos no deseados de la edición. "Toda la precisión que poseen
las proteínas aún no la tienen las proteínas encargadas de la reparación del corte que provocan
las Cas en el genoma. Esa indeterminación
en la corrección, y la posibilidad de provocar mutaciones adicionales a las que deseamos corregir, hace que debamos ser prudentes en
su aplicación en humanos. Al menos hasta que no consigamos reducir al mínimo los posible estos
efectos no deseados", continúa.
El investigador del CNB valora que, aunque probablemente tendremos que aceptar algo de riesgo en estos tratamientos
futuros, este tendrá que ser el menor posible. "La edición genética primero se aplicará en adultos,
por ejemplo en los millones
de afectados por alguna enfermedad rara de base genética; y no tanto en embriones,
donde es ilegal en muchos
países (como
España). Además es imprudente todavía, debido a la falta de control del proceso, lo que
nos obliga a seguir investigando para mejorar la técnica", concluye Montoliu
Referencia bibliográfica:
D.B.T. Cox; J.S. Gootenberg;
O.O. Abudayyeh; B. Franklin; M.J. Kellner;
J. Joung; F. Zhang. ‘RNA editing
with CRISPR-Cas13’. Science
25 de octubre de 2017 http://science.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/science.aaq0180
David Liu et al.: ‘Programmable base editing
of A•T to G•C in genomic DNA without DNA cleavage’. Nature, 25 de octubre de 2017. http://nature.com/articles/doi:10.1038/nature24644
Zona geográfica: Internacional
Fuente: SINC
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