Combinando las dos herramientas biológicas más poderosas del siglo XXI, los científicos de los Institutos Gladstone han modificado la forma en que se lee el genoma de las células madre pluripotentes inducidas iPSC por primera vez utilizando una variación del sistema CRISPR-Cas9. El desarrolloofrece un gran avance tecnológico en la creación de modelos celulares de enfermedades genéticas.
en un estudio publicado en Célula madre celular , los investigadores utilizaron una versión modificada de CRISPR llamada interferencia CRISPR CRISPRi para inactivar genes en iPSC y células cardíacas creadas a partir de iPSC. El método, informado por primera vez en 2013 por Stanley Qi, PhD, coautor del artículo actual, mejora significativamente el sistema CRISPR-Cas9 original al permitir que los genes sean silenciados o desactivados de manera más precisa y eficiente. CRISPRi también ofrece la flexibilidad de revertir y controlar cuidadosamente la cantidad de supresión genética.
El sistema CRISPR estándar utiliza la proteína Cas9 para eliminar una parte precisa del genoma haciendo pequeños cortes en el ADN de una célula. CRISPRi se basa en esta tecnología utilizando una versión especial desactivada de la proteína Cas9 y una proteína inhibidora adicional, KRAB.Juntas, estas proteínas se ubican en el punto objetivo del genoma y suprimen la expresión génica sin cortar el ADN. Para sorpresa de los científicos, silenciar temporalmente la expresión génica de esta manera fue mucho más consistente que escindir permanentemente el genoma.
"Nos sorprendió la gran diferencia en el rendimiento entre los dos sistemas", dijo el autor principal Bruce Conklin, MD, investigador principal del Instituto de Enfermedades Cardiovasculares de Gladstone y del Centro de Células Madre Roddenberry en Gladstone. "Pensamos que cortar de forma permanenteel genoma sería la forma más eficaz de silenciar un gen, pero de hecho, CRISPRi es tan preciso y se une tan estrechamente al genoma que en realidad es una mejor forma de silenciar un gen ".
En el estudio, los investigadores compararon qué tan bien CRISPRi y CRISPR-Cas9 silenciaron un gen particular que controla la pluripotencia de iPSC, la capacidad de las iPSC para convertirse en múltiples tipos de células. Descubrieron que CRISPRi era mucho más eficiente que CRISPR-Cas9:en más del 95% de las células creadas con CRISPRi, el gen objetivo fue silenciado, en comparación con solo el 60-70% de las células cultivadas a partir de CRISPR-Cas9. CRISPRi tampoco provocó ningún cambio fuera del objetivo en la expresión génica, como inserciones no deseadaso deleciones en el genoma de la célula, que es un problema con CRISPR-Cas9.
CRISPRi también actuó como un interruptor de palanca, lo que permitió a los científicos revertir la supresión de genes simplemente eliminando la sustancia química que activa el inhibidor del gen. Además, los investigadores pudieron ajustar cuánto silenciaron un gen al cambiar la cantidad desustancias químicas que agregaron. Ambos resultados apoyan investigaciones mucho más versátiles sobre el papel de ciertos genes que afectan el desarrollo y la enfermedad.
Los investigadores demostraron las capacidades mejoradas de CRISPRi en iPSC, células T y células cardíacas elaboradas a partir de células madre. Por ejemplo, crearon un modelo de enfermedad cardíaca utilizando la edición del genoma para suprimir un gen esencial para la función cardíaca.
"CRISPRi tiene una gran ventaja en la fabricación de tipos de células relevantes para la enfermedad", dijo el primer autor Mohammad Mandegar, DPhil, científico investigador de Gladstone. "Con esta tecnología, podemos imitar la enfermedad en una población homogénea de células cardíacas creadas a partir de iPSC. Este desarrollo nos permite estudiar enfermedades genéticas más fácilmente y potencialmente identificar nuevas dianas terapéuticas ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Institutos Gladstone . Original escrito por Dana Smith. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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