La capacidad de editar genes en organismos vivos ofrece la oportunidad de tratar una gran cantidad de enfermedades hereditarias. Sin embargo, muchos tipos de herramientas de edición de genes no pueden apuntar a áreas críticas de ADN, y crear tal tecnología ha sido difícil como el tejido vivocontiene diversos tipos de células.
Ahora, los investigadores del Instituto Salk han desarrollado una nueva herramienta, denominada SATI para editar el genoma del ratón, permitiendo que el equipo apunte a una amplia gama de mutaciones y tipos de células. La nueva tecnología de edición del genoma, descrita en Investigación celular el 23 de agosto de 2019, podría ampliarse para su uso en una amplia gama de condiciones de mutación genética, como la enfermedad de Huntington y el raro síndrome de envejecimiento prematuro, progeria.
"Este estudio ha demostrado que SATI es una herramienta poderosa para la edición del genoma", dice Juan Carlos Izpisua Belmonte, profesor en el Laboratorio de Expresión Génica de Salk y autor principal del artículo. "Podría ser instrumental en el desarrollo de estrategias efectivas para el objetivo-reemplazo genético de muchos tipos diferentes de mutaciones, y abre la puerta al uso de herramientas de edición del genoma para posiblemente curar una amplia gama de enfermedades genéticas ".
Las técnicas que modifican el ADN, especialmente el sistema CRISPR-Cas9, generalmente han sido más efectivas para dividir las células, como las de la piel o el intestino, utilizando los mecanismos normales de reparación del ADN de las células. El laboratorio de Izpisua Belmonte mostró previamenteque su tecnología de edición de genes basada en CRISPR / Cas9, llamada HITI para la integración dirigida independiente de la homología, podría apuntar tanto a las células que se dividen como a las que no se dividen. Las regiones codificadoras de proteínas funcionan como recetas para producir proteínas, mientras que las áreas llamadas no codificanteslas regiones actúan como cocineros que deciden la cantidad de alimentos que se fabrican. Estas regiones no codificantes constituyen la gran mayoría del ADN ~ 98% y regulan muchas funciones celulares, incluyendo la activación y desactivación de genes, por lo que podría ser un objetivo valioso para futuras terapias genéticas.
"Buscamos crear una herramienta versátil para apuntar a estas regiones no codificantes del ADN, lo que no afectaría la función del gen y permitiría apuntar a una amplia gama de mutaciones y tipos de células", dice Mako Yamamoto,co-primer autor del artículo y becario postdoctoral en el laboratorio de Izpisua Belmonte. "Como prueba de concepto, nos centramos en un modelo de ratón de envejecimiento prematuro causado por una mutación que es difícil de reparar utilizando las herramientas de edición del genoma existentes."
El nuevo método de activación genética, que los científicos llaman SATI abreviatura de integración de orientación de intrones mediada por donantes de brazo de linealización intercelular individual es un avance del método HITI anterior para permitirle apuntar a áreas adicionales del genoma.funciona insertando una copia normal del gen problemático en la región no codificante del ADN antes del sitio de mutación. Este nuevo gen luego se integra en el genoma junto con el antiguo gen a través de una de varias vías de reparación del ADN, aliviando el organismo delefectos perjudiciales del gen original mutado, sin arriesgar el daño asociado con reemplazarlo por completo.
Los científicos probaron la tecnología SATI en ratones vivos con progeria, que es causada por una mutación en el gen LMNA. Tanto los humanos como los ratones con progeria muestran signos de envejecimiento prematuro, disfunción cardíaca y una vida dramáticamente acortada debido a la acumulación de unproteína llamada progerina. Mediante el uso de SATI, se insertó una copia normal del gen LMNA en los ratones progeria. Los investigadores pudieron observar características disminuidas del envejecimiento en varios tejidos, incluida la piel y el bazo, junto con una extensión de la vida útil 45%aumento en comparación con los ratones progeria no tratados. Una extensión similar de la vida útil, cuando se traduce a humanos, sería más de una década. Por lo tanto, el sistema SATI representa la primera tecnología de corrección génica in vivo que puede apuntar a regiones de ADN no codificantes enmúltiples tipos de tejidos
A continuación, el equipo tiene como objetivo mejorar la eficiencia de SATI aumentando el número de células que incorporan el nuevo ADN.
"Específicamente, investigaremos los detalles de los sistemas celulares involucrados en la reparación del ADN para refinar aún más la tecnología SATI para una mejor corrección del ADN", dice Reyna Hernández-Benítez, coautora del artículo y becaria postdoctoral en elIzpisua Belmonte lab.
Otros autores incluyeron a Keiichiro Suzuki, Rupa Devi Soligalla, Emi Aizawa, Fumiyuki Hatanaka, Masakazu Kurita, Pradeep Reddy, Alejandro Ocampo, Tomoaki Hishida, Masahiro Sakurai, Amy N. Nemeth, Concepción Rodríguez Esteban de Salk; Zhe Li, Christopher Wei yKun Zhang de la Universidad de California San Diego; Estrella Nuñez Delicado de la Universidad Católica San Antonio de Murcia; Jun Wu del Centro Médico del Sudoeste de la Universidad de Texas; Josep M. Campistol de la Clínica del Hospital de Barcelona en España; Pierre Magistretti del Rey AbdullahUniversidad de Ciencia y Tecnología en Arabia Saudita; Pedro Guillén de la Clínica CEMTRO en España; Jianhui Gong, Yilin Yuan y Ying Gu de BGI-Shenzhen en China; Guang-Hui Liu de la Academia de Ciencias de China; y Carlos López-Otínde la Universidad de Oviedo en España.
El trabajo fue financiado por el Premio Especial Salk Women & Science 2016, el JSPS KAKENHI 15K21762 y 18H04036, la Fundación de Ciencia Takeda, la Fundación Memorial Uehara, los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales BS291007, la Fundación Sumitomo 170220, The Naito Foundation, The Kurata Grants 1350, Mochida Memorial Foundation, The Inamori Foundation, Guangdong Provincial Key Laboratory of Genome Read and Write No. 2017B030301011, Guangdong Provincial Academic Workstation de BGI Synthetic Genomics No. 2017B090904014, el Plan Shenzhen Peacock Nº KQTD20150330171505310, el Fondo de beneficencia Leona M. y Harry B. Helmsley 2012-PG-MED002, la Fundación de beneficencia G. Harold y Leila Y. Mathers, los Institutos Nacionales de Salud R01HL123755y 5 DP1 DK113616, The Progeria Research Foundation, The Glenn Foundation, KAUST, The Moxie Foundation, la Fundación Dr. Pedro Guillen, la Asociación de Futbolistas Españoles y la Universidad Católica San Antonio deMurcia UCAM.
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Materiales proporcionado por Instituto Salk . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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