El rediseño de CRISPR gana en precisión y evita daños en el ADN

Reformulan la tecnología CRISPR/Cas9 para que pueda actuar epigenéticamente y muestran su eficacia ‘in vivo' en modelo animal.

Sonia Moreno | 07/12/2017 18:00

Los científicos Hsin-Kai (Ken) Liao, Juan Carlos Izpisúa Belmonte y Fumiyuki Hatanaka. (Insituto Salk)

Uno de los principales problemas a la hora de llevar la técnica de edición génica CRISPR/Cas a la clínica es que al cortar el ADN puede producir efectos indeseados. Para evitarlo, el grupo de Juan Carlos Izpisúa Belmonte en el Instituto Salk, de La Jolla, en California, ha ideado una aplicación epigenética de esta tecnología. "Hemos empleado una forma inerte de la proteína Cas9 (dead Cas9 o dCas9), que puede regular epigenéticamente la transcripción, sin cortar el ADN. Además, llevamos a cabo la primera prueba de concepto de la posible utilidad en modelos murinos de diversas enfermedades, entre ellas, el síndrome agudo renal, la distrofia muscular y la diabetes", describe a DM el investigador español. El hallazgo se acaba de publicar en Cell.

Hasta ahora, la capacidad de producir ese cambio epigenético solo se ha demostrado in vitro. "Nuestra técnica es la primera en demostrar la posibilidad de transformar la evolución celular en un modelo de ratón posnatal in vivo", explica el coautor del estudio Fumiyuki Hatanaka, del laboratorio de Expresión Génica que dirige Izpisúa.

En el ya "clásico" sistema CRISPR/Cas9, la enzima Cas9 se acopla con ARN guía, que la dirige al lugar deseado en el genoma para cortar el ADN. Recientemente, algunos investigadores han comenzado a usar la nueva forma dCas9, que apunta a regiones específicas en el genoma, pero sin cortarlo; en lugar de eso, dCas9 se acopla a dominios de activación transcripcional (interruptores moleculares) que activan genes específicos. Sin embargo, la proteína resultante, dCas9 junto a los interruptores activadores, es demasiado voluminosa para el vector que se emplea en la administración de estas terapias, generalmente virus adenoasociados (AAV). La falta de un sistema de vehiculización eficiente hace que resulte muy difícil usar esta herramienta en aplicaciones clínicas.

Este grupo de científicos ha conseguido solucionar la traba con un "doble empaquetado": por un lado, la proteína Cas9 se incluye en un AAV, mientras que otro vector transporta los interruptores activadores y el ARN guía, que además se ha optimizado para asegurar que todas las piezas acaban en el lugar necesario del ADN y actúan en el gen adecuado. Así lo explican los propios investigadores:

"Todos los componentes trabajan juntos en el organismo para influir en los genes endógenos ", dice Hsin-Kai (Ken) Liao, otro de los investigadores y primer autor del estudio. Los científicos han demostrado la eficacia de esta nueva estrategia en ratones con varias enfermedades, diseñando en cada caso el sistema CRISPR/Cas9 para actuar en diversos genes.

A diferencia de otras tentativas de mejora de CRISPR -la más reciente, incluir Cas13 para editar secuencias de ARN mutadas in vitro sin afectar al ADN-, la que propone Izpisúa es la única capaz de activar epigenéticamente a los genes. No obstante, hay múltiples aspectos de seguridad que examinar, "para lo que nos planteamos aplicarlo en diferentes órganos y modelos de grandes animales, y examinar la respuesta inmune a los componentes de la activación genética mediada por Cas9".