Una nueva tecnología CRISPR / Cas9 desarrollada por científicos de la Facultad de Medicina de la Universidad de Massachusetts es lo suficientemente precisa como para editar quirúrgicamente el ADN en casi cualquier ubicación genómica, al tiempo que evita los cambios potencialmente nocivos fuera del objetivo que generalmente se ven en las técnicas estándar de edición de genes CRISPR.Con el sistema CRISPR / Cas9 con un dominio de unión al ADN programable CRISPR / Cas9-pDBD, los investigadores han creado un paso de revisión adicional que mejora la precisión del sistema de edición de genes y abre la puerta a posibles aplicaciones clínicas y de terapia génica.
"Si bien los sistemas CRISPR / Cas9 estándar son excelentes para romper el genoma con una única guía de ARN in vitro, esta técnica es subóptima para la mayoría de las aplicaciones de terapia génica que implican la edición de una gran población de células donde se minimiza el daño colateral alel genoma es crítico ", dijo Scot Wolfe, PhD, profesor asociado de biología molecular, celular y del cáncer en la Facultad de Medicina de la Universidad de Massachusetts." Así que hemos agregado un paso adicional de corrección de pruebas al sistema. Al fusionar un dominio de unión de ADN con dedos de zinc alSistema CRISPR / Cas9, ahora verifica una característica genética adicional en su sitio objetivo antes de cortar el genoma. Hemos demostrado que esto mejora dramáticamente la precisión del sistema CRISPR / Cas9 en casi 100 veces ".
El estudio fue publicado en Métodos de la naturaleza . Los investigadores de UMMS ya están desarrollando esta plataforma de nucleasa para eliminar el provirus de VIH latente del genoma de las células infectadas y potencialmente corregir la mutación genética que conduce a la enfermedad granulomatosa crónica, una enfermedad hereditaria que hace que las células inmunes sean incapaces de formar los compuestos reactivos necesariospara matar ciertos patógenos bacterianos y fúngicos.
El sistema CRISPR / Cas9 es un sistema inmunitario adaptativo utilizado por las bacterias para defenderse contra los bacteriófagos y otros tipos de material genético extraño. Consta de dos componentes: un bisturí molecular - Cas9 - que corta el ADN de manera eficiente pero está silenciadosu estado nativo y un complejo de guía de ARN que desbloquea el bisturí cuando se encuentra una secuencia genética coincidente, que define el punto exacto para cortar. Estas guías de ARN se producen a partir de repeticiones palindrómicas cortas agrupadas regularmente entrelazadas o conjuntos CRISPR, que contienen restos de los genomasde infecciones virales pasadas. Al armar la nucleasa Cas9 para atacar e inactivar estos virus, el sistema CRISPR / Cas9 proporciona una defensa inmune adaptativa para las células bacterianas.
Los científicos pueden reprogramar el sistema CRISPR / Cas9 con ARN de guía artificial para escindir secuencias dentro de los genomas de mamíferos y permitir la inserción quirúrgica de nuevos fragmentos de información genética en las células. Una forma simple y eficiente de editar el genoma, CRISPR / Cas9 está revolucionando la biomedicinainvestigar haciendo que sea mucho más fácil inactivar o activar genes en una línea celular para el estudio. También simplifica la creación de modelos de enfermedades animales que pueden usarse para estudiar dolencias humanas. El trabajo que solía llevar meses o años ahora puede realizarse ensemanas.
A pesar del poder del sistema CRISPR / Cas9, no es perfecto. Hay momentos en que la guía de ARN utilizada para maniobrar la enzima de escisión en la posición correcta dentro del genoma también dirige la enzima a otras secuencias que son similares pero noidénticos. Estos sitios no coincidentes, que pueden ocurrir hasta 100 veces en los 6 mil millones de nucleótidos que componen el genoma humano, a veces se pueden escindir, causando daños no deseados.
"Aunque no todos estos 100 sitios podrían fragmentarse, si está alterando millones de células, como lo haría en muchas aplicaciones clínicas potenciales, es probable que tenga algunas con roturas y nuevas inserciones en lugares que no estaban destinados"Esto puede resultar en mutagénesis local o arreglos genómicos que podrían causar problemas, como el cáncer", dijo el Dr. Wolfe.
Los dominios de dedos de zinc son proteínas que pueden diseñarse para unirse a regiones específicas del genoma. Al combinar los dominios de dedos de zinc que se unen al ADN con el mecanismo de escisión eficiente y la guía de ARN del sistema CRISPR / Cas9, Wolfe y sus colegas hancreó un nuevo sistema que es eficiente y más preciso. En el estudio actual, su equipo ha demostrado que los eventos de escisión fuera del objetivo asociados con la orientación de dos ubicaciones genómicas diferentes cayeron por debajo de los niveles detectables cuando CRISPR / Cas9 se combina con un zinc-dominio de unión al ADN del dedo. En un tercer sitio objetivo, el número de eventos de escisión fuera del objetivo se redujo en 10 veces.
"Lo que tenemos es como un GPS para CRISPR / Cas9", dijo Wolfe. "Al combinar el dominio de unión al ADN con CRISPR / Cas9, hemos creado una nueva y emocionante plataforma tecnológica que minimiza los riesgos potenciales para los pacientes que necesitantratamientos basados en terapia génica que podrían abordarse utilizando nucleasas artificiales ".
En colaboración con Peter E. Newburger, MD, profesor de pediatría y biología molecular, celular y del cáncer, y Erik J. Sontheimer, PhD, profesor de medicina molecular, Wolfe y su equipo están desarrollando este sistema Cas9 modificado para reparar directamente ex vivomutaciones que causan enfermedad en las células madre hematopoyéticas de pacientes con enfermedad granulomatosa crónica. El objetivo final sería reintroducir las células corregidas en los pacientes para restaurar su función inmune. Wolfe también está trabajando con Jeremy Luban, MD, el profesor David J. Freelanderen Investigación sobre el SIDA y profesor de medicina molecular, y un equipo de colegas de la Facultad de Medicina de la Universidad de Massachusetts para desarrollar estas nucleasas para eliminar de manera eficiente y precisa el virus del VIH latente de una célula infectada.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Escuela de Medicina de la Universidad de Massachusetts . Original escrito por Jim Fessenden. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :