Los científicos han desarrollado un método para aumentar la eficiencia de la edición de genes CRISPR en la distrofia muscular de Duchenne DMD, según un estudio que podría tener implicaciones para optimizar las terapias genéticas para otras enfermedades.
El hallazgo surgió de una investigación en UT Southwestern en la que se utilizó una técnica de edición de genes de un solo corte en ratones y células humanas para corregir una mutación común que subyace a DMD, una enfermedad mortal causada por la pérdida de distrofina, una proteína crítica para el músculofunción.
Mientras probaban la técnica, los científicos descubrieron que el ajuste de las dosis de los componentes de edición de genes de CRISPR puede mejorar significativamente la cantidad de distrofina producida por los genes editados. Además, descubrieron que la proporción óptima de componentes cambió en función de qué parte del ADN erasiendo editado
"A medida que analizamos CRISPR en otras partes defectuosas del gen de la distrofina, puede ser importante ajustar nuestras fórmulas para obtener resultados óptimos", dijo el Dr. Eric Olson, quien dirigió el estudio publicado en Avances científicos . "Esta nueva información facilita aún más el uso de CRISPR como terapia para Duchenne y tal vez una serie de otras enfermedades".
hallazgo inesperado
La técnica de edición de genes utilizada por los investigadores requiere dos componentes: una enzima llamada Cas9 que corta el ADN y un ARN guía que funciona como un dispositivo GPS molecular para dirigir Cas9 a la secuencia de ADN específica en el genoma a editar.
El laboratorio del Dr. Olson desarrolló un método para editar la porción defectuosa del gen de la distrofina al cargar Cas9 en un virus adenoasociado AAV, un virus inofensivo que se usa para administrar los componentes de edición en las células. La guía de ARN estambién cargado en un AAV para dirigir Cas9 a la mutación donde corta el ADN.
El proceso de edición evita la mutación y permite que las fibras musculares produzcan distrofina, con resultados positivos documentados en estudios previos por el Dr. Olson en mamíferos grandes, ratones y células humanas.
En esos estudios, el equipo utilizó una proporción estándar de 1 a 1 de Cas9 y guía el ARN para ayudar a restaurar la producción de distrofina en el músculo a más del 90 por ciento de lo normal.
En el nuevo estudio dirigido a una parte diferente del gen, descubrieron que la proporción 1 a 1 no funcionó tan bien: la producción de distrofina solo se restableció al 5 por ciento de lo normal cuando se entregó al torrente sanguíneo.
Mediante prueba y error, los científicos descubrieron que el uso de una proporción de 10 a 1 de ARN guía a Cas9 permitió una edición óptima de ese segmento particular del gen de la distrofina. Dentro de las cuatro semanas de una dosis CRISPR, la producción de distrofina se restableció en aproximadamente90 por ciento de las fibras musculares y cardíacas en ratones con una mutación DMD común.
"Esto es sorprendente", dijo el Dr. Yi-Li Min, primer autor del estudio. "Siempre habíamos entregado la guía ARN y Cas9 usando dos virus en cantidades iguales y no había pensado en cambiar la relación".
exones defectuosos
DMD, la enfermedad genética fatal más común en los niños, conduce a insuficiencia muscular y cardíaca, y muerte prematura a principios de los años 30. Los pacientes son obligados a sentarse en sillas de ruedas a medida que sus músculos se degeneran y eventualmente a los respiradores a medida que sus músculos del diafragma se debilitan.existe, aunque los científicos han sabido durante décadas que un defecto en cualquiera de los 79 exones que comprenden el gen de la distrofina larga causa la afección.
El Dr. Olson ha publicado varios estudios en los que su laboratorio realizó cortes únicos en puntos estratégicos del ADN para corregir mutaciones. Incluyendo su último estudio que se centró en la eliminación del exón 44, su laboratorio ha creado técnicas CRISPR que se dirigen a los cinco defectos más comunesvisto en pacientes con DMD, que representan aproximadamente la mitad de los casos en todo el mundo. Un tratamiento clínico para el exón 44, que se encuentra en uno de los puntos críticos mutacionales más comunes en el gen, puede beneficiar a aproximadamente el 12 por ciento de los pacientes.
Las técnicas aún no han sido aprobadas para uso clínico, pero el equipo del Dr. Olson dio un paso importante hacia ese objetivo el año pasado después de publicar un estudio de Science que muestra que las ediciones CRISPR en el exón 51 detuvieron la progresión de DMD en perros.
Dentro de varias semanas de la edición del gen, la proteína faltante se restauró en el tejido muscular de todo el cuerpo, incluida la corrección del 92 por ciento en el corazón y el 58 por ciento en el diafragma, el músculo principal necesario para respirar. Los científicos han estimado un umbral del 15 por cientoes necesario para ayudar significativamente a los pacientes.
El laboratorio está realizando estudios a largo plazo en perros para medir si los niveles de distrofina permanecen estables y para garantizar que las ediciones de genes no tengan efectos secundarios adversos.
El Dr. Olson espera que el próximo paso más allá de los perros sea un ensayo clínico, que sería uno de varios que el programa de terapia génica de UT Southwestern pretende lanzar en los próximos años para abordar numerosas enfermedades mortales de la infancia.
"Tenemos más que hacer antes de poder usar esto clínicamente", dijo el Dr. Olson, "pero es emocionante ver cuán lejos hemos llegado".
Sobre el estudio
El Dr. Olson es Director del Centro Hamon de Ciencia y Medicina Regenerativa de UT Southwestern, y Profesor y Presidente de Biología Molecular. Tiene la Cátedra Pogue Distinguished en Investigación sobre Defectos de Nacimiento Cardíaco, la Cátedra Distinguida Robert A. Welch en Ciencia, yAnnie y Willie Nelson Professorship en Stem Cell Research. También es el fundador de Exonics Therapeutics Inc., lanzado en febrero de 2017 para avanzar y comercializar su investigación.
El estudio fue apoyado, en parte, por Exonics Therapeutics Inc. y subvenciones de los Institutos Nacionales de Salud, el Centro de Investigación Cooperativa de la Distrofia Muscular Senador Paul D. Wellstone, la Fundación Robert A. Welch, la Distrofia Muscular del Proyecto de Padres y CureDuchenne.
Declaraciones de divulgación: el Dr. Eric Olson es cofundador científico y consultor de Exonics Therapeutics, y tiene intereses de licencia e inversión con la compañía. Los doctores Olson y Yi-Li Min son co-inventores de una solicitud de patentecon respecto al modelo y la estrategia del ratón presentados en este estudio, el Dr. Min trabajó en el laboratorio del Dr. Olson mientras se realizaba la investigación y ahora es un empleado de Exonics.
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Materiales proporcionado por UT Southwestern Medical Center . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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