Entre los avances científicos más importantes en los últimos años se encuentran el descubrimiento y el desarrollo de nuevas formas de modificar genéticamente los seres vivos utilizando una tecnología rápida y asequible llamada CRISPR. Ahora los científicos de la Universidad de Texas en Austin dicen que han identificado una actualización fácilpara la tecnología que conduciría a una edición de genes más precisa con mayor seguridad que podría abrir la puerta a la edición de genes lo suficientemente segura como para usarla en humanos.
El equipo de biólogos moleculares encontró evidencia concluyente de que Cas9, la enzima más popular actualmente utilizada en la edición de genes CRISPR y la primera en ser descubierta, tiene menos efectividad y precisión que una de las proteínas CRISPR menos utilizadas, llamada Cas12a.
Debido a que es más probable que Cas9 edite la parte incorrecta del genoma de una planta o animal, interrumpiendo las funciones saludables, los científicos afirman que cambiar a Cas12a conduciría a una edición genética más segura y efectiva en su estudio publicado el 2 de agosto en eldiario célula molecular .
"El objetivo general es encontrar la mejor enzima que la naturaleza nos dio y luego mejorarla, en lugar de tomar la primera que se descubrió por accidente histórico", dijo Ilya Finkelstein, profesora asistente de biociencias moleculares y co-autor del estudio.
Los científicos ya están utilizando CRISPR, un mecanismo natural utilizado por las bacterias para defenderse de los virus, para aprender más sobre los genes humanos, modificar genéticamente plantas y animales y desarrollar avances inspirados en la ciencia ficción como los cerdos que contienen un gen de ratón que combate la grasa, lo que lleva a un tocino más magro. Muchos esperan que CRISPR conduzca a nuevos tratamientos para enfermedades y cultivos humanos que tienen un mayor rendimiento o resisten sequías y plagas.
Pero los sistemas CRISPR que se encuentran en la naturaleza a veces se dirigen al lugar equivocado en un genoma, lo que, aplicado a los humanos, podría ser desastroso, por ejemplo, al no corregir una enfermedad genética y, en cambio, convertir las células sanas en células cancerosas.
Algunos estudios anteriores han insinuado que Cas12a es más selectivo que Cas9, pero la investigación hasta ahora no era concluyente. Este último estudio, dicen los investigadores, cierra el caso al mostrar que Cas12a es un bisturí de edición de genes más preciso que Cas9 y explica por qué.
El equipo, dirigido por la estudiante de posgrado Isabel Strohkendl y el profesor Rick Russell, descubrió que Cas12a es más selectivo porque se une como Velcro a un objetivo genómico, mientras que Cas9 se une a su objetivo más como un súper pegamento. Cada enzima lleva una cadena corta de genéticacódigo escrito en ARN que coincide con una cadena objetivo de código genético escrito en el ADN de un virus. Cuando choca con algo de ADN, la enzima comienza a tratar de unirse formando pares de bases, comenzando en un extremo y avanzando, prueba para ver qué tan bien cada letra en un lado el ADN coincide con la letra adyacente en el otro lado el ARN.
Para Cas9, cada par de bases se adhiere firmemente, como un toque de súper pegamento. Si las primeras letras de cada lado coinciden bien, entonces Cas9 ya está fuertemente unido al ADN. En otras palabras, Cas9 presta atención al primerosiete u ocho letras en el objetivo genómico, pero presta menos atención a medida que avanza el proceso, lo que significa que puede pasar por alto fácilmente una falta de coincidencia más adelante en el proceso que lo llevaría a editar la parte incorrecta del genoma.
Para Cas12a, es más como una correa de velcro. En cada punto del camino, los enlaces son relativamente débiles. Se necesita una buena combinación a lo largo de la tira para que los dos lados se mantengan unidos el tiempo suficiente para hacer una edición. Eso hace quees mucho más probable que solo edite la parte prevista del genoma.
"Hace que el proceso de formación de pares de bases sea más reversible", dijo Russell. "En otras palabras, Cas12a hace un mejor trabajo al verificar cada par de bases antes de pasar al siguiente. Después de siete u ocho letras, Cas9 se detienecomprobación, mientras que Cas12a sigue comprobando unas 18 letras "
Los investigadores dijeron que Cas12a todavía no es perfecto, pero el estudio también sugiere formas en que Cas12a puede mejorarse aún más, quizás algún día cumpliendo el sueño de crear un "bisturí de precisión", una herramienta de edición de genes esencialmente a prueba de errores.
"En general, Cas12a es mejor, pero había algunas áreas en las que Cas12a todavía estaba sorprendentemente ciego a algún mal emparejamiento entre su ARN y el objetivo genómico", dijo Finkelstein. "Entonces, nuestro trabajo es mostrar un camino claro hacia adelante paramejorando aún más Cas12a "
Los investigadores están actualmente utilizando estas ideas en un proyecto de seguimiento diseñado para diseñar un Cas12a mejorado.
Los otros coautores del estudio son el estudiante graduado James Rybarski y la ex estudiante de pregrado Fatema Saifuddin.
Este trabajo fue apoyado por subvenciones del Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales y la Fundación Welch.
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Materiales proporcionado por Universidad de Texas en Austin . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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