Los investigadores de la Universidad de Illinois lograron las tasas más altas de inserción de genes en células humanas con el sistema de edición de genes CRISPR-Cas9, un paso necesario para aprovechar CRISPR para aplicaciones clínicas de terapia génica.
Al modificar químicamente los extremos del ADN que se va a insertar, la nueva técnica es hasta cinco veces más eficiente que los enfoques actuales. Los investigadores vieron mejoras en varias ubicaciones genéticas probadas en una línea celular de riñón humano, incluso viendo una inserción del 65% enun sitio donde el máximo anterior había sido del 15%.
Dirigidos por el profesor de ingeniería química y biomolecular Huimin Zhao, los investigadores publicaron su trabajo en la revista Biología química de la naturaleza .
Los investigadores han encontrado que CRISPR es una herramienta eficiente para desactivar o "eliminar" un gen. Sin embargo, en las células humanas, no ha sido una forma muy eficiente de insertar o "eliminar" un gen.
"Un buen método de inserción es importante tanto para las aplicaciones de terapia génica como para la investigación biológica básica para estudiar la función génica", dijo Zhao, quien lidera el tema de diseño de biosistemas en el Instituto Carl R. Woese de Biología Genómica en Illinois."Con un método knock-in, podemos agregar una etiqueta a cualquier gen, estudiar su función y ver cómo la expresión génica se ve afectada por el cáncer o los cambios en la estructura cromosómica. O para aplicaciones de terapia génica, si alguien tiene una enfermedad causada por ungen faltante, queremos poder insertarlo "
En busca de una forma de aumentar la eficiencia, el grupo de Zhao analizó 13 formas diferentes de modificar el ADN insertado. Descubrieron que pequeños cambios en el final del ADN aumentaron tanto la velocidad como la eficiencia de la inserción.
Luego, los investigadores probaron la inserción de fragmentos de ADN modificados en el extremo de diferentes tamaños en múltiples puntos del genoma, utilizando CRISPR-Cas9 para apuntar con precisión a sitios específicos para la inserción. Encontraron que la eficiencia mejoró de dos a cinco veces, incluso al insertar fragmentos de ADN más grandes- La inserción más difícil de hacer.
"Especulamos que la eficiencia mejoró mucho porque la modificación química al final estabiliza el ADN que estamos insertando", dijo Zhao. "Normalmente, cuando intentas transferir el ADN a la célula, se degrada por las enzimas que se comen.desde los extremos. Creemos que nuestra adición química protege los extremos. Se está introduciendo más ADN en el núcleo, y ese ADN es más estable, por eso creo que tiene más posibilidades de integrarse en el cromosoma ".
El grupo de Zhao ya está usando el método para etiquetar genes esenciales en los estudios de función genética. Usaron productos químicos a propósito para modificar los fragmentos de ADN para que otros equipos de investigación pudieran usar el mismo método para sus propios estudios genéticos.
"Hemos desarrollado bastantes métodos de acceso directo en el pasado, pero nunca pensamos en usar productos químicos para aumentar la estabilidad del ADN que queremos insertar", dijo Zhao. "Es una estrategia simple, perotrabajos."
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Materiales proporcionado por Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, Oficina de Noticias . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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