Curan a ratones con tirosinemia mediante un sistema CRISPR más seguro

Científicos del MIT han desarrollado una forma más eficiente de edición genética con CRISPR que les ha permitido corregir el gen mutado en un trastorno hepático raro, la tirosinemia.

Redacción. Madrid | 02/02/2016 12:49

Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Estados Unidos, han desarrollado una forma de aplicar la técnica de edición genética CRISPR de manera más eficiente y creen que podría ser más segura para uso humano.

En experimentos con ratones comprobaron que este método les permitía corregir el gen mutado en la tirosinemia en el 6 por ciento de las células del hígado, lo suficiente para curar a los ratones con el trastorno.

"Creemos que este sistema se podría podría utilizar para tratar diversas enfermedades", ha dicho Daniel Anderson, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Química del MIT.

La técnica de edición del genoma conocida como CRISPR permite cortar una secuencia específica de ADN y reemplazarla por una nueva. Sin embargo, para que su potencial se haga realidad es preciso encontrar una manera segura de suministrar la maquinaria CRISPR y una copia corregida del ADN a las células enfermas.

El sistema CRISPR se basa en la maquinaria celular que las bacterias utilizan para defenderse de las infecciones virales. Los investigadores han aprovechado previamente este sistema para crear complejos de genes editados compuestos por la enzima Cas9, que corta el ADN, y un ARN corto que guía a Cas9 hacia la zona de corte.

Cuando Cas9 y el ARN guía dirigidos a un gen causante de enfermedad se administran a las células, se efectúa un corte específico en el genoma y los procesos de reparación del ADN de las células pegan de nuevo los extremos, eliminando a menudo una pequeña parte del genoma.

Sin embargo, si también se aporta una copia corregida del gen cuando se realiza el corte, la reparación del ADN puede dar lugar a la corrección del gen que provoca la patología, reparando permanentemente el genoma.

Mayor eficiencia
En 2014, Anderson y sus colegas describieron el primer uso de CRISPR para reparar un gen causante de enfermedad en un animal adulto y fueron capaces de curar la tirosinemia en ratones. Sin embargo, para administrar los componentes genéticos se requería una inyección de alta presión, un método que también puede causar daños hepáticos.

"Esa fue la primera demostración de la utilización de CRISPR/Cas9 para la reparación genética en un animal adulto -dice Anderson, uno de los autores pricipales que describe el nuevo estudio en Nature Biotechnology-. Queríamos encontrar una manera de desarrollar una forma farmacológica de la maquinaria de reparación que fuera a la vez más segura y eficiente".

En el estudio anterior, se repararon aproximadamente una de cada 250 células hepáticas, lo que fue suficiente para tratar con éxito la tirosinemia, pero para muchas otras patologías se necesitaría un mayor porcentaje para conseguir un efecto terapéutico.

En el nuevo estudio, Anderson y sus colaboradores desarrollaron una nanopartícula combinada y un sistema de entrega viral para suministrar la maquinaria de reparación CRISPR. En primer lugar, crearon una nanopartícula a partir de lípidos y ARN mensajero (ARNm) que codifica la enzima Cas9 y los otros dos componentes -la hebra guía de ARN y el ADN para el gen corregido- fueron incorporados en una partícula viral reprogramada basada en un virus adenoasociado (AAV).

Los autores inyectaaron el virus en torno a una semana antes de las nanopartículas lipídicas, dando tiempo a las células del hígado a comenzar a producir la hebra guía ARN y el ADN molde. Cuando se inyectaron las nanopartículas portadoras del ARNm de cadena larga que codifica Cas9, las células comenzaron a producir la proteína Cas9, pero sólo durante unos días debido a que el ARNm finalmente se degradó. Éste es el tiempo suficiente para realizar la reparación de genes, pero impide que cas9 persista en las células y potencialmente interrumpe otras partes del genoma de las células.

"Se cree que, si una persona tuviera Cas9 en sus células durante demasiado tiempo, podría producirse cierta inestabilidad genómica", explica Anderson. "Creemos que el uso de la nanopartícula ARNm proporciona un nivel adicional de seguridad al controlar que la enzima no esté presente durante un periodo demasiado largo", señala.

Con este método, aproximadamente una de cada 16 células tenía el gen corregido, 15 veces más que en el estudio 2014. Los investigadores también comprobaron que este enfoque genera menos corte de ADN fuera del objetivo que los métodos en los que el gen Cas9 se integra en el genoma de una célula.

El laboratorio de Anderson ya ha desarrollado otras nanopartículas lipídicas similares que ahora están en desarrollo clínico. Asimismo, las partículas virales de AAV están en ensayos clínicos para otros fines, por lo que los investigadores confían en que este método de suministro de CRISPR puedan utilizarse en seres humanos, aunque se necesitan más estudios.