Los biólogos de la Universidad de California en San Diego han desarrollado el primer enfoque basado en CRISPR / Cas9 del mundo para controlar la herencia genética en un mamífero.
Los científicos de todo el mundo han estado utilizando CRISPR / Cas9 en una variedad de especies de plantas y animales para editar información genética. Un enfoque para editar el genoma puede controlar cuál de las dos copias de un gen se pasa a la próxima generación.En los últimos años se han desarrollado enfoques de "genética activa" en insectos, crear tales herramientas en mamíferos es más desafiante, y probarlas lleva mucho más tiempo debido al mayor tiempo entre generaciones.
Publicando su trabajo el 23 de enero en la revista Naturaleza , un equipo conjunto de investigadores de UC San Diego desarrolló una nueva tecnología genética activa en ratones. El logro de Hannah Grunwald, estudiante graduada de UC San Diego, el investigador asistente Valentino Gantz y sus colegas liderados por la profesora asistente Kimberly Cooper, sienta las bases para nuevos avancesbasado en esta tecnología, incluida la investigación biomédica sobre enfermedades humanas.
"Nuestra motivación fue desarrollar esto como una herramienta para que los investigadores de laboratorio controlen la herencia de múltiples genes en ratones", dijo Cooper. "Con un mayor desarrollo, creemos que será posible crear modelos animales de enfermedades genéticas humanas complejas, comoartritis y cáncer, que actualmente no son posibles "
Para demostrar la viabilidad en ratones, los investigadores diseñaron un elemento de ADN "CopyCat" genético activo en el gen de la tirosinasa que controla el color del pelaje. Cuando el elemento CopyCat interrumpe ambas copias del gen en un ratón, el pelaje que habría sido negro es en cambioblanco, una lectura obvia del éxito de su enfoque. El elemento CopyCat también fue diseñado para que no pueda extenderse a través de una población por sí solo, en contraste con los sistemas CRISPR / Cas9 de "impulso genético" en insectos que se construyeron sobre un subyacente similarmecanismo molecular.
Durante el período del proyecto de dos años, los investigadores utilizaron una variedad de estrategias para determinar que el elemento CopyCat podría copiarse de un cromosoma al otro para reparar una ruptura en el ADN objetivo de CRISPR / Cas9. Como resultado, elEl elemento que inicialmente estaba presente en solo uno de los dos cromosomas se copió al otro cromosoma. En una de las familias, hasta el 86 por ciento de la descendencia heredó el elemento CopyCat del padre femenino en lugar del 50 por ciento habitual.
El nuevo enfoque funcionó en ratones hembras durante la producción de óvulos, pero no durante la producción de esperma en machos. Esto posiblemente se deba a una diferencia en el momento de la meiosis masculina y femenina, un proceso que normalmente empareja los cromosomas para mezclar elgenoma y puede ayudar a este evento de copia de ingeniería.
Según el profesor Ethan Bier de UC San Diego, coautor del estudio, los resultados "abren el camino para diversas aplicaciones en biología sintética, incluido el ensamblaje modular de sistemas genéticos complejos para estudiar diversos procesos biológicos"
Cooper y los miembros de su laboratorio ahora están iniciando este primer éxito genético activo de mamíferos, basado en un solo gen, e intentando expandir la herramienta a múltiples genes y rasgos.
"Hemos demostrado que podemos convertir un genotipo de heterocigoto a homocigoto. Ahora queremos ver si podemos controlar eficientemente la herencia de tres genes en un animal. Si esto puede implementarse para múltiples genes a la vez, podríarevolucionar la genética del ratón ", dijo Cooper.
Si bien la nueva tecnología se desarrolló para la investigación de laboratorio, algunos han imaginado futuros impulsos genéticos que se basarían en este enfoque en la naturaleza para los esfuerzos por restaurar el equilibrio de la biodiversidad natural en los ecosistemas invadidos por especies invasoras, incluidos los roedores
"Con mejoras adicionales, debería ser posible desarrollar tecnologías de impulso genético para modificar o posiblemente reducir las poblaciones de mamíferos que son vectores de enfermedades o que causan daños a las especies indígenas", dijo Bier.
Sin embargo, estos datos también indican que las mejoras técnicas necesarias para el uso práctico en la naturaleza dan tiempo para considerar cuidadosamente qué aplicaciones de esta nueva tecnología podrían y deberían implementarse. Los investigadores señalan, sin embargo, que sus resultados demuestran un avance sustancial queya podría disminuir el tiempo, el costo y la cantidad de animales necesarios para avanzar en la investigación biomédica sobre enfermedades humanas y comprender otros tipos de rasgos genéticos complejos.
"También estamos interesados en comprender los mecanismos de evolución", dijo Cooper. "Para ciertos rasgos que han evolucionado a lo largo de decenas de millones de años, la cantidad de cambios genéticos es mayor de lo que podemos reunir actualmente en ratones para comprender qué causódedos de murciélago para crecer en un ala, por ejemplo. Por eso queremos hacer muchas de estas herramientas genéticas activas para comprender los orígenes de la diversidad de mamíferos ".
El ex becario postdoctoral de UC San Diego Gunnar Poplawski coprimer autor, ahora en la Universidad Nacional de Singapur y el asociado de investigación del personal Xiang-ru Xu también contribuyeron al estudio.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - San Diego . Original escrito por Mario Aguilera. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :