CRISPR corrige la mutación de una miocardiopatía en embrión humano

La técnica de edición genética CRISPR/Cas9 ha corregido con eficacia y seguridad la mutación en el gen MYBPC3, causante de miocardiopatía hipertrófica, en embriones humanos.

Sonia Moreno | 02/08/2017 19:00

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Jun Wu y Juan Carlos Izpisúa, del Instituto Salk. (DM)

La técnica de edición génica CRISPR/Cas9 ha demostrado que puede corregir con éxito en embriones humanos una enfermedad cardíaca hereditaria. La colaboración entre cuatro grupos científicos ha permitido enmendar la alteración en el gen MYBPC3, asociado a miocardiopatía hipertrófica, en la etapa más temprana del desarrollo embrionario, de forma que la mutación no se transmitiría a las siguientes generaciones. La investigación se ha llevado a cabo en embriones que no se iban a implantar, durante las primeras etapas de su desarrollo. Los detalles del trabajo aparecen hoy 2 de agosto en Nature.

Los resultados del estudio indican que el enfoque es efectivo y que el objetivo de CRISPR-Cas9 es muy preciso, brindando cierta seguridad con respecto a las preocupaciones de seguridad. Además, no hubo evidencia de mutaciones fuera del objetivo. Estos hallazgos sugieren que este enfoque podría potencialmente tener aplicaciones para la corrección de mutaciones hereditarias en embriones humanos en conjunción con PGD.

Los grupos que han participado son el laboratorio de Shoukhrat Mitalipov, en la Universidad de Salud y Ciencias de Oregón (OHSI); el de Juan Carlos Izpisúa en el Instituto Salk, en California; el equipo de Jin-Soo Kim, del Instituto de Ciencias Básicas, en Seúl, y el centro de secuenciación genómica chino BGI.

No es la primera vez que se modifica genéticamente un embrión humano mediante la técnica de CRISPR. Hace dos años, el biólogo Junjiu Huang, de la Universidad Sun Yat-sen, en Guangzhou, la aplicó para reemplazar el gen HBB, cuya mutación se asocia a la beta-talasemia, en embriones procedentes de clínicas de fecundación in vitro. Los resultados se publicaron entonces en Protein & Cell, y reconocían una eficacia muy baja: solo una pequeña parte de los más de 80 embriones modificados incorporaron la modificación genética.

Seguridad y eficiencia bajo control

Ahora, con este último trabajo en Nature, los científicos destacan que el método puede emplearse de forma segura y eficiente. El estudio indica que no solo se puede reparar un alto porcentaje de embriones, sino que además se consigue sin introducir nuevas mutaciones, alteraciones off target o mosaicismo, que de momento es una de las principales objeciones científicas para trasladar a la clínica estos procedimientos.

En el estudio, generaron células madre de pluripotencialidad inducida (iPS) a partir de la biopsia de piel de un varón con miocardiopatía hipertrófica; en estas células desarrollaron la estrategia de edición genética con CRISPR/Cas9 para dirigirse y reparar la copia mutada del gen MYBPC3. La enzima Cas9 cortó el gen alterado, permitiendo al ADN de las células de este paciente que desplegaran sus mecanismos de reparación para poder recomponerlo en la siguiente ronda de división celular; para ello, introdujeron también una secuencia de ADN sintético o una copia no mutada del gen MYBPC3 que sirviera de modelo.

Una vez perfeccionados los componentes de la edición genética, los introdujeron en una serie de óvulos sanos fecundados con el espermatozoide del paciente. Después, analizaron todas las células de los embriones para constatar que la mutación estaba reparada. Precisamente el mecanismo de reparación es, junto con la alta eficacia y seguridad, uno de los hallazgos que más ha sorprendido (gratamente) a los científicos. Después de la aplicación correctiva de CRISPR-Cas9 en el gen, el embrión inicia sus propias reparaciones, pero en lugar de usar la plantilla de ADN sintético suministrada, recurrió a la copia sana del gen para corregir la parte mutada. Juan Carlos Izpisúa, profesor del Laboratorio de Expresión Genética del Instituto Salk, resume que "la corrección del alelo masculino no ocurre, como una esperaría, gracias al ADN que aportamos, sino que se debió al alelo correcto femenino. Es un mecanismo único de corrección que no está presente en las células somáticas". Otro de los científicos del Salk que participan en este trabajo, Jun Wu, abunda en ello: "Nuestra tecnología repara con éxito la mutación genética causante de la enfermedad aprovechando una respuesta de reparación del ADN única de los embriones en sus primeras fases".

Reparar patologías

Izpisúa recalca que la contribución de su grupo se ha centrado en la parte más técnica, en concreto, la edición génica de las células y embriones y la comprobación de la seguridad del procedimiento y de la ausencia de mosaicismos. El científico español forma parte del comité de expertos en diversas áreas de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos que ha redactado el informe que recoge las recomendaciones sobre cómo proceder en este terreno de la investigación. Este trabajo se adhiere a todas ellas.

"El componente ético de esta investigación es muy importante. Obviamente, estoy en desacuerdo con cualquier aplicación que suponga una mejora de las capacidades intelectuales o físicas de la especie humana, como así reflejamos todos los firmantes del informe de la Academia Nacional de Ciencias. Desde un punto de vista práctico, y esta es mi opinión personal, creo que el desarrollo apropiado de estas tecnologías, podría considerar casos como la corrección de los precursores de los gametos masculinos y femeninos en parejas con síndromes recesivos muy graves, como el cáncer asociado a los genes BRCA1/2. De esta manera, la edición génica no se haría en el embrión, sino en las células precursoras de los gametos, y se mitigarían ciertos aspectos éticos y de seguridad. También podría emplearse para la corrección in utero en estadios avanzados de gestación de enfermedades genéticas graves, como las trisomías".

Con todo, escribe Izpisúa a DM, "no somos nosotros los científicos quienes debemos decidir la aplicación de los descubrimientos que obtenemos de la naturaleza, sino que la aplicación de los mismos es una decisión que debe realizarse por la sociedad en su conjunto".

Alentador, pero manteniendo la cautela

Además, tanto Izpisúa como Wu enfatizan que, aunque prometedores, los resultados de este trabajo son muy preliminares. Y si bien las herramientas de edición de genes constituyen una herramienta poderosa para curar potencialmente una serie de enfermedades, los científicos han procedido con cautela, en parte para evitar la introducción de mutaciones no deseadas en las células germinales. "La edición de genes todavía está en su infancia, así que aunque este esfuerzo preliminar se ha mostrado seguro y eficaz, es crucial que sigamos con la mayor precaución, prestando la más alta atención a las consideraciones éticas", concluye Izpisúa.

De hecho, el trabajo continuará con nuevas evaluaciones de la seguridad y eficacia del procedimiento, ampliadas a otras mutaciones.

En lo que se refiere a la seguridad y la eficacia de la corrección génica de las enfermedades hereditarias en la línea germinal humana, una de las grandes preocupaciones de los científicos de este ámbito, Shoukhrat Mitalipov, de la Universidad de Portland, en Oregon (Estados Unidos), señala en el trabajo que aparece en Nature, que se centraron en la MYBPC3 mutación implicada en CMH. Así, produjeron zigotos fertilizando ovocitos de donantes sanos con esperma de un portador heterozigótico masculino de la mutación MYBPC3, que lleva una copia mutada y una copia normal del gen. Utilizaron CRISPR-Cas9 para hacer un corte en la secuencia del gen mutante y monitorearon cómo los embriones humanos reparan estos rompimientos del ADN. En la mayoría de los casos, las roturas se repararon eficientemente utilizando la copia no mutada de este gen del donante no afectado como un espejo. Como resultado, alrededor de dos tercios de los embriones que eran los objetivos contenían dos mutaciones libres de las copias del gen MYBPC3. Los autores también encontraron una manera de eliminar el mosaicismo, en el cual los embriones se componen de dos o más tipos genéticamente diferentes de células.