Los investigadores han demostrado la especificidad excepcional de una nueva forma de activar o desactivar secuencias del genoma humano sin editar el código genético subyacente.
Originalmente descubierto como un sistema antiviral en bacterias, CRISPR / Cas9 es uno de los temas más candentes en la investigación genética actual. Al diseñar una versión de ese sistema, los investigadores pueden editar secuencias de ADN y controlar qué genes se usan.
Sin embargo, estudios anteriores mostraron que editar secuencias de ADN humano con el sistema no siempre es tan preciso como a los investigadores les gustaría. Esos resultados plantearon preocupaciones sobre el uso de la tecnología CRISPR en el estudio de enfermedades humanas.
Como una posible solución, algunos investigadores agregaron más versatilidad al sistema al usar CRISPR para apuntar a porciones de ADN que controlan qué genes están activos. Pero en lugar de usar la herramienta de corte genético Cas9 que a menudo se emplea, inactivaron la función de corte deCas9 y proteínas unidas que controlan el empaque del genoma. Al desentrañar o agrupar estrechamente estas regiones del genoma, podrían activarlas y desactivarlas de manera efectiva.
Aunque se demostró que la técnica funcionaba bien, no se había investigado si tenía o no efectos fuera del objetivo. Ahora, un equipo de investigadores de la Universidad de Duke ha demostrado que estos métodos de control de genes son capaces de un alto grado deprecisión requerida para la ciencia básica y la investigación médica.
El estudio aparece en línea el 26 de octubre de 2015 en Métodos de la naturaleza .
"La principal ventaja de CRISPR sobre las tecnologías anteriores es la capacidad de usar un bisturí genético en lugar de un mazo", dijo Charles Gersbach, profesor asociado de ingeniería biomédica en la Universidad de Duke. "Muchos laboratorios de todo el mundo están utilizando estas herramientas en else supone que están obteniendo efectos específicos, pero no ha habido un análisis exhaustivo para probarlo. Estos experimentos muestran una especificidad excepcional, lo que demuestra que la tecnología es capaz de apuntar a secuencias individuales del genoma ".
El poder para controlar los interruptores del genoma sería especialmente importante para estudiar y potencialmente tratar enfermedades humanas como el cáncer, enfermedades cardiovasculares, afecciones neurodegenerativas y diabetes, que pueden ser impulsadas por mutaciones en las regiones de control del genoma. La esperanza es que se anuleuno de estos interruptores podría descubrir y corregir las causas de muchas enfermedades. También podría ayudar a los investigadores a comprender y cambiar la forma en que las diferentes personas responden a los medicamentos.
Pero solo si la técnica CRISPR es lo suficientemente específica.
Poco después de que CRISPR se describiera por primera vez para editar genes humanos, varios artículos revelaron que la técnica a veces puede tener efectos fuera del objetivo. Esto presenta problemas para los tratamientos de terapia génica y proyectos científicos fundamentales, donde los investigadores quieren alterar la función de genes específicos sincausando efectos secundarios no deseados.
Se desarrolló una estrategia alternativa para activar y desactivar las regiones genómicas que controlan cuándo se usan los genes sin modificar la secuencia de ADN. En algunos casos, estos interruptores pueden controlar varios genes relacionados a la vez, lo que permite a los investigadores tocar acordes en lugar denotas individuales.
"Observar la especificidad de estas herramientas es técnicamente muy desafiante", dijo Timothy Reddy, profesor asistente de bioestadística y bioinformática en Duke. "Encontrar un cambio en la secuencia o la actividad genética es relativamente sencillo si te enfocas en un área concentradaen el genoma. Pero observar cómo apagar un interruptor potenciador afecta la actividad y estructura de todo el genoma requiere técnicas más especializadas ".
Gersbach recurrió a Reddy y su colega Gregory Crawford, quienes trabajan juntos en laboratorios y oficinas adyacentes en el Centro de Biología Genómica y Computacional de Duke, para obtener ayuda con estas técnicas más especializadas.
Reddy ha centrado su carrera en investigar cómo funcionan los interruptores genéticos en el genoma humano, cómo esos interruptores difieren entre los individuos y las implicaciones de estas ideas para los rasgos y enfermedades humanas. Crawford, profesor asociado de pediatría, ha pasado más de una década desarrollandotécnicas para identificar regiones de control en todo el genoma y cómo varían entre los tipos de células, durante el desarrollo o en respuesta al tratamiento farmacológico.
"Los métodos actuales para controlar los interruptores genéticos, incluidos los medicamentos utilizados en ensayos clínicos, cambian la actividad de muchos interruptores en todo el genoma simultáneamente, creando miles de efectos fuera del objetivo", dijo Crawford. "Lo que se necesita desesperadamente es una tecnología para manipularun elemento a la vez "
Pratiksha Thakore, estudiante de doctorado en el laboratorio de Gersbach, tuvo que integrar la experiencia de los tres laboratorios para estudiar la especificidad de CRISPR en el control de estos interruptores. Si bien los resultados no pueden probar que cada experimento tendrá el mismo nivel altode precisión, proporciona un plan para que los investigadores evalúen estos efectos.
"Al integrar la genómica y la ingeniería del genoma, hemos desarrollado un método para interrogar exhaustivamente cómo funciona este sistema de silenciamiento genético y también sugerimos formas en que la tecnología puede usarse en el futuro", dijo Thakore. "También aprendimos algunas cosas nuevas sobre el genregulación, y resultó que en este contexto CRISPR puede lograr un nivel de especificidad mucho más alto de lo que esperábamos ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Duke . Original escrito por Ken Kingery. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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