Imagen: Christine Daniloff. Fuente: MIT.
Un equipo de investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Estados Unidos, ha conseguido curar a ratones de una rara enfermedad del hígado causada por una mutación genética, usando un método de “edición” de genes.
Para conseguirlo, aplicacron una técnica conocida como CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Palindromic Repeats), que se basa en un método de las bacterias para localizar y cortar secuencias genéticas, y que básicamente consiste en cortar ADN mutado para sustituirlo por una secuencia de ADN correcta. A principios de este año, científicos chinos consiguieron, gracias a esta misma técnica, modificar de forma selectiva el ADN de embriones de monos.
Los investigadores del MIT han publicado su avance en la revista Nature Biotechnology. Según ellos, el logro supone la primera evidencia de que se pueden revertir síntomas de enfermedad en animales vivos y que la técnica CRISPR tiene potencial para tratar diversos trastornos genéticos.
Cortar y “pegar”
Los investigadores copiaron en concreto un sistema celular que las bacterias utilizan para defenderse de infecciones virales. A partir de este modelo, crearon complejos de edición de genes que incluyen una enzima que corta el ADN, llamada Cas9, que va ligada a una hebra de ARN a su vez programada para vincularse a una secuencia de genoma específica. Esa hebra de ARN funcionó como “guía”, indicando a la Cas9 la parte de ADN que debía cortar.
Al mismo tiempo, los investigadores también introdujeron en las células de los ratones una hebra de ADN que funciona como patrón. Así, cuando la célula repara el daño producido por la enzima Cas9, lo hace copiando el modelo, e introduce nuevo material genético en el genoma, informa el MIT.
El equipo diseñó en total tres hebras de ARN guía dirigidas a tres secuencias de ADN objetivo distintas, cercanas a la mutación genética que causa tirosinemia tipo 1, la forma más severa de tirosinemia, una enfermedad que hace que el cuerpo no pueda romper el aminoacido tirosina, lo que provoca alteraciones a nivel hepático y renal, además de retraso mental.
Para conseguirlo, aplicacron una técnica conocida como CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Palindromic Repeats), que se basa en un método de las bacterias para localizar y cortar secuencias genéticas, y que básicamente consiste en cortar ADN mutado para sustituirlo por una secuencia de ADN correcta. A principios de este año, científicos chinos consiguieron, gracias a esta misma técnica, modificar de forma selectiva el ADN de embriones de monos.
Los investigadores del MIT han publicado su avance en la revista Nature Biotechnology. Según ellos, el logro supone la primera evidencia de que se pueden revertir síntomas de enfermedad en animales vivos y que la técnica CRISPR tiene potencial para tratar diversos trastornos genéticos.
Cortar y “pegar”
Los investigadores copiaron en concreto un sistema celular que las bacterias utilizan para defenderse de infecciones virales. A partir de este modelo, crearon complejos de edición de genes que incluyen una enzima que corta el ADN, llamada Cas9, que va ligada a una hebra de ARN a su vez programada para vincularse a una secuencia de genoma específica. Esa hebra de ARN funcionó como “guía”, indicando a la Cas9 la parte de ADN que debía cortar.
Al mismo tiempo, los investigadores también introdujeron en las células de los ratones una hebra de ADN que funciona como patrón. Así, cuando la célula repara el daño producido por la enzima Cas9, lo hace copiando el modelo, e introduce nuevo material genético en el genoma, informa el MIT.
El equipo diseñó en total tres hebras de ARN guía dirigidas a tres secuencias de ADN objetivo distintas, cercanas a la mutación genética que causa tirosinemia tipo 1, la forma más severa de tirosinemia, una enfermedad que hace que el cuerpo no pueda romper el aminoacido tirosina, lo que provoca alteraciones a nivel hepático y renal, además de retraso mental.
Inyección a presión
La tirsoinemia de tipo 1 está ocasionada más específicamente por una mutación genética en el gen que codifica una enzima llamada fumarilacetoacetato hidrolasa (FAH).
A ratones con esta mutación se les suministraron las hebras de ARN guía y el gen que codifica la producción de Cas9, así como el molde de ADN que incluía una secuencia correcta del gen mutado.
El suministro de los componentes de CRISPR se hizo mediante inyección de alta presión, con una jeringuilla potente que descarga rápidamente el material en las venas. Aunque el sistema funcionó bien, los científicos trabajan ahora en otros métodos de suministro más eficientes. Contemplan, por ejemplo, el uso de nanopartículas.
Los científicos lograron así insertar el gen correcto en aproximadamente uno de cada 250 hepatocitos (células que componen los tejidos del hígado) de los ratones. En los 30 días siguientes, esas células sanas comenzaron a proliferar y a sustituir a las células enfermas, hasta componer alrededor de un tercio del total de hepatocitos. Esto resultó suficiente como para curar la enfermedad, y que los ratones sobrevivieran sin un medicamento que se suele aplicar en estos casos.
Potenciales aplicaciones
Los científicos del MIT creen que la edición del genoma algún día ayudará a tratar trastornos como la hemofilia, la enfermedad de Huntington y otros causados por una única mutación genética.
Los investigadores chinos del otro estudio, por su parte, han señalado que la técnica CRISPR podría utilizarse también para "fabricar" modelos animales con los que estudiar enfermedades genéticas humanas, y a partir de los cuales diseñar tratamientos médicos personalizados.
Este otro grupo de científicos usó en su trabajo moléculas guía dirigidas a tres genes distintos de quince embriones unicelulares de macaco cangrejero (Macaca fascicularis). Después, los investigadores chinos secuenciaron el ADN de estos embriones para observar los cambios que se habían producido. Ocho de ellos presentaban mutaciones en dos de los genes seleccionados como objetivo.
Se comprobó, además, la alteración de la información genética en estos lugares concretos del ADN no produjo ningún cambio en el resto de la secuencia de ADN de los primates, lo que parece indicar que la herramienta CRISPR de edición genómica no produciría ningún efecto indeseable.
La tirsoinemia de tipo 1 está ocasionada más específicamente por una mutación genética en el gen que codifica una enzima llamada fumarilacetoacetato hidrolasa (FAH).
A ratones con esta mutación se les suministraron las hebras de ARN guía y el gen que codifica la producción de Cas9, así como el molde de ADN que incluía una secuencia correcta del gen mutado.
El suministro de los componentes de CRISPR se hizo mediante inyección de alta presión, con una jeringuilla potente que descarga rápidamente el material en las venas. Aunque el sistema funcionó bien, los científicos trabajan ahora en otros métodos de suministro más eficientes. Contemplan, por ejemplo, el uso de nanopartículas.
Los científicos lograron así insertar el gen correcto en aproximadamente uno de cada 250 hepatocitos (células que componen los tejidos del hígado) de los ratones. En los 30 días siguientes, esas células sanas comenzaron a proliferar y a sustituir a las células enfermas, hasta componer alrededor de un tercio del total de hepatocitos. Esto resultó suficiente como para curar la enfermedad, y que los ratones sobrevivieran sin un medicamento que se suele aplicar en estos casos.
Potenciales aplicaciones
Los científicos del MIT creen que la edición del genoma algún día ayudará a tratar trastornos como la hemofilia, la enfermedad de Huntington y otros causados por una única mutación genética.
Los investigadores chinos del otro estudio, por su parte, han señalado que la técnica CRISPR podría utilizarse también para "fabricar" modelos animales con los que estudiar enfermedades genéticas humanas, y a partir de los cuales diseñar tratamientos médicos personalizados.
Este otro grupo de científicos usó en su trabajo moléculas guía dirigidas a tres genes distintos de quince embriones unicelulares de macaco cangrejero (Macaca fascicularis). Después, los investigadores chinos secuenciaron el ADN de estos embriones para observar los cambios que se habían producido. Ocho de ellos presentaban mutaciones en dos de los genes seleccionados como objetivo.
Se comprobó, además, la alteración de la información genética en estos lugares concretos del ADN no produjo ningún cambio en el resto de la secuencia de ADN de los primates, lo que parece indicar que la herramienta CRISPR de edición genómica no produciría ningún efecto indeseable.
Referencias bibliográficas:
Hao Yin, Wen Xue, Sidi Chen, Roman L Bogorad, Eric Benedetti, Markus Grompe, Victor Koteliansky, Phillip A Sharp, Tyler Jacks, Daniel G Anderson. Genome editing with Cas9 in adult mice corrects a disease mutation and phenotype. Nature Biotechnology (2014). DOI: 10.1038/nbt.2884.
Yuyu Niu, Bin Shen, Yiqiang Cui, Yongchang Chen, Jianying Wang, Lei Wang, Yu Kang,Xiaoyang Zhao, Wei Si,Wei Li, Andy Peng Xiang, Jiankui Zhou, Xuejiang Guo,Ye Bi, Chenyang Si,Bian Hu, Guoying Dong, Hong Wang, Zuomin Zhou, Tianqing Li, Tao Tan, Xiuqiong Pu, Fang Wang, Shaohui Ji, Qi Zhou, Xingxu Huang, Weizhi Ji y Jiahao Sha. Generation of Gene-Modified Cynomolgus Monkey viaC as9/RNA-Mediated Gene Targeting in One-Cell Embryos. Cell (2014). DOI: 10.1016/j.cell.2014.01.027.
Hao Yin, Wen Xue, Sidi Chen, Roman L Bogorad, Eric Benedetti, Markus Grompe, Victor Koteliansky, Phillip A Sharp, Tyler Jacks, Daniel G Anderson. Genome editing with Cas9 in adult mice corrects a disease mutation and phenotype. Nature Biotechnology (2014). DOI: 10.1038/nbt.2884.
Yuyu Niu, Bin Shen, Yiqiang Cui, Yongchang Chen, Jianying Wang, Lei Wang, Yu Kang,Xiaoyang Zhao, Wei Si,Wei Li, Andy Peng Xiang, Jiankui Zhou, Xuejiang Guo,Ye Bi, Chenyang Si,Bian Hu, Guoying Dong, Hong Wang, Zuomin Zhou, Tianqing Li, Tao Tan, Xiuqiong Pu, Fang Wang, Shaohui Ji, Qi Zhou, Xingxu Huang, Weizhi Ji y Jiahao Sha. Generation of Gene-Modified Cynomolgus Monkey viaC as9/RNA-Mediated Gene Targeting in One-Cell Embryos. Cell (2014). DOI: 10.1016/j.cell.2014.01.027.