Las herramientas basadas en CRISPR han revolucionado nuestra capacidad para atacar mutaciones genéticas relacionadas con enfermedades. La tecnología CRISPR comprende una familia creciente de herramientas que pueden manipular genes y su expresión, incluso dirigiendo el ADN con las enzimas Cas9 y Cas12 y atacando el ARN con la enzimaCas13. Esta colección ofrece diferentes estrategias para abordar las mutaciones. Dirigir las mutaciones ligadas a la enfermedad en el ARN, que es relativamente de corta duración, evitaría hacer cambios permanentes en el genoma. Además, algunos tipos de células, como las neuronas, son difíciles de editarusando la edición mediada por CRISPR / Cas9, y se necesitan nuevas estrategias para tratar enfermedades devastadoras que afectan el cerebro.
El investigador del Instituto McGovern y el Instituto Broad del MIT y el miembro principal de Harvard Feng Zhang y su equipo ahora han desarrollado una estrategia de este tipo, llamada RESCUE Edición de ARN para el intercambio específico de C a U, descrita en la revista ciencia .
Zhang y su equipo, incluidos los primeros coautores Omar Abudayyeh y Jonathan Gootenberg ambos ahora compañeros de McGovern, utilizaron un Cas13 desactivado para guiar el RESCATE a bases de citosina específicas en transcripciones de ARN, y utilizaron una enzima nueva, evolucionada y programablepara convertir la citosina no deseada en uridina, lo que dirige un cambio en las instrucciones de ARN. RESCUE se basa en REPAIR, una tecnología desarrollada por el equipo de Zhang que transforma las bases de adenina en inosina en ARN.
RESCUE expande significativamente el panorama al que las herramientas CRISPR pueden apuntar para incluir posiciones modificables en proteínas, como los sitios de fosforilación. Dichos sitios actúan como interruptores de activación / desactivación de la actividad proteica y se encuentran notablemente en las moléculas de señalización y en las vías vinculadas al cáncer.
"Para tratar la diversidad de cambios genéticos que causan enfermedades, necesitamos una variedad de tecnologías precisas para elegir. Al desarrollar esta nueva enzima y combinarla con la programabilidad y precisión de CRISPR, pudimos llenar un vacío crítico enla caja de herramientas ", dice Zhang, profesor de neurociencia de James y Patricia Poitras en el MIT. Zhang tiene nombramientos en los departamentos de Ciencias del Cerebro y Cognitivas e Ingeniería Biológica del MIT.
Ampliando el alcance de la edición de ARN a nuevos objetivos
La plataforma REPAIR desarrollada anteriormente utilizó el CRISPR / Cas13 dirigido al ARN para dirigir el dominio activo de un editor de ARN, ADAR2, a transcripciones de ARN específicas donde podría convertir la base de nucleótidos adenina en inosina, o las letras A a I. Zhang ysus colegas tomaron la fusión REPAIR y la desarrollaron en el laboratorio hasta que pudiera cambiar la citosina a uridina, o de C a U.
RESCUE se puede guiar a cualquier ARN de su elección, luego realice una edición de C a U a través del componente ADAR2 evolucionado de la plataforma. El equipo llevó la nueva plataforma a las células humanas, demostrando que podían apuntar a los ARN naturales en la célula, así como 24 mutaciones clínicamente relevantes en ARN sintéticos. Luego, optimizaron aún más RESCATE para reducir la edición fuera del objetivo, al tiempo que interrumpían mínimamente la edición en el objetivo.
Nuevos objetivos a la vista
La focalización ampliada por RESCUE significa que los sitios que regulan la actividad y la función de muchas proteínas a través de modificaciones postraduccionales, como la fosforilación, la glucosilación y la metilación, ahora pueden seleccionarse más fácilmente para su edición.
Una ventaja importante de la edición de ARN es su reversibilidad, en contraste con los cambios realizados a nivel de ADN, que son permanentes. Por lo tanto, RESCUE podría implementarse de manera transitoria en situaciones en las que una modificación puede ser deseable temporalmente, pero no permanentemente. Para demostrar esto, el equipo demostró que en las células humanas, RESCUE puede apuntar a sitios específicos en el ARN que codifica la β-catenina, que se sabe que están fosforilados en el producto proteico, lo que lleva a un aumento temporal de la activación de la β-catenina y el crecimiento celular.el cambio se hizo permanente, podría predisponer a las células al crecimiento celular incontrolado y al cáncer, pero al usar RESCUE, el crecimiento celular transitorio podría estimular la cicatrización de heridas en respuesta a lesiones agudas.
Los investigadores también apuntaron a una variante genética patogénica, APOE4 . El alelo APOE4 ha surgido constantemente como un factor de riesgo genético para el desarrollo de la enfermedad de Alzheimer de aparición tardía. La isoforma APOE4 difiere de APOE2, que no es un factor de riesgo, por solo dos diferencias ambas C en APOE4 versus U en APOE2Zhang y sus colegas introdujeron el ARN APOE4 asociado al riesgo en las células y demostraron que RESCUE puede convertir sus Cs de firma en una secuencia APOE2, convirtiendo esencialmente un riesgo en una variante sin riesgo.
Para facilitar el trabajo adicional que empujará RESCUE hacia la clínica, y permitirá a los investigadores usar RESCUE como una herramienta para comprender mejor las mutaciones que causan enfermedades, el laboratorio de Zhang planea compartir el sistema RESCUE ampliamente, como lo han hecho conHerramientas CRISPR. La tecnología estará disponible gratuitamente para la investigación académica a través del repositorio de plásmidos sin fines de lucro Addgene.
El apoyo para el estudio fue proporcionado por The Phillips Family; J. y P. Poitras; el Centro de Poitras para la Investigación de Trastornos Psiquiátricos; Hock E. Tan y K. Lisa Yang Center for Autism Research; Robert Metcalfe; David Cheng; y unLos Institutos Natinoal de Heatlh otorgan fondos a Omar Abudayyeh. Feng Zhang es investigador Robertson de la Fundación de Células Madre de Nueva York. Feng Zhang es apoyado por los Institutos Nacionales de Salud; el Instituto Médico Howard Hughes; la Fundación de Células Madre de Nueva York y G. Harold.y fundaciones de Leila Mathers.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Sabbi Lall. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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