Investigadores de la Universidad de California en San Diego han sentado las bases para un nuevo tipo potencial de terapia génica utilizando técnicas novedosas basadas en CRISPR.
Trabajando con moscas de la fruta y células humanas, la investigación dirigida por el becario postdoctoral de UC San Diego Zhiqian Li en la División de Ciencias Biológicas del laboratorio del profesor Ethan Bier demuestra que se podrían diseñar nuevos mecanismos de reparación del ADN para abordar los efectos de enfermedades debilitantes y condiciones celulares dañadas.
Los científicos desarrollaron un sensor genético novedoso llamado "CopyCatcher", que aprovecha la tecnología de impulso genético basada en CRISPR, para detectar instancias en las que un elemento genético se copia con precisión de un cromosoma a otro en todas las células del cuerpo de una mosca de la fruta..
Los detalles se explican en la revista Comunicaciones de la naturaleza .
La tecnología de impulso genético se está desarrollando para copiar y distribuir los rasgos deseados en las células reproductivas del cuerpo espermatozoides y óvulos, lo que permite que estos rasgos se propaguen entre las poblaciones, previniendo potencialmente la transmisión de enfermedades transmitidas por insectos como la malaria yfortificar cultivos agrícolas. Para aplicaciones de salud humana, los sistemas CopyCatcher de próxima generación medirán la frecuencia con la que se puede realizar una copia perfecta en diferentes células del cuerpo humano. Dado que este sistema detecta una tasa muy alta de copia en las moscas de la fruta, un éxito similar en laslas células permitirían a los científicos realizar las modificaciones precisas deseadas del genoma en todo el cuerpo y, en particular, en las células que dependen de la función de ese gen para tener una salud normal.
"Estos estudios proporcionan una prueba clara de principio para un nuevo tipo de terapia génica en la que una copia de un gen mutado podría repararse a partir de una segunda copia parcialmente intacta del gen", dijo Bier, autor principal del Comunicaciones de la naturaleza director de estudios y ciencias del Tata Institute for Genetics and Society-UC San Diego. "La necesidad de un diseño de este tipo ocurre en situaciones genéticas con pacientes con trastornos genéticos hereditarios, si sus padres fueran portadores de dos mutaciones diferentes en el mismo gen. "
Bier dice que la estrategia de fijar un gen mutado en su contexto normal dentro del genoma difiere enormemente de las estrategias actuales de terapia génica en las que una copia sustituta de un gen se coloca en un sitio diferente del genoma y actúa como un parche "crudo"."
"Este método restaura suficiente actividad genética para permitir que el paciente pase cojeando", dijo Bier. "En estos casos, los genes a menudo se activan en células donde normalmente deberían estar en silencio y es posible que no se activen en otras donde deberían estar."
Si la alta eficiencia de la edición precisa de genes in vivo detectada por CopyCatchers en moscas de la fruta pudiera lograrse en células humanas, entonces se podrían tratar una variedad de trastornos genéticos, incluidas enfermedades de la sangre, enfermedades que afectan la visión o la audición y enfermedades que afectan a órganos específicos comodistrofia muscular, fibrosis quística pulmón y riñón y defectos cardíacos congénitos.
"Esta forma restaurativa de terapia génica representaría una mejora importante con respecto a los métodos existentes en los que una copia funcional del gen se activa típicamente en todas las células del cuerpo, pero con un patrón anormal", dijo Li.
Aunque los investigadores detectaron una copia altamente eficiente de información genética en tres genes activos en diferentes tejidos del cuerpo de la mosca ojos, epidermis y células embrionarias, esta capacidad de copiar información de un cromosoma a otro fue menos eficiente en las células humanas 4-8% de las células que en las moscas en el 30-50% de las células, encontraron los investigadores. Sin embargo, en las células humanas donde se hicieron cortes específicos en un cromosoma usando CRISPR, los investigadores establecieron rigurosamente que el otro cromosoma podría usarsepara reparar el daño que resulta en la copia precisa de un elemento genético en el sitio de corte. Además, las medidas para mejorar la copia en moscas también se tradujeron en una copia mejorada en células humanas, lo que sugiere que la investigación adicional puede aumentar la eficiencia de la reparación genética humana in vivo.
Los CopyCatchers se diseñan basándose en el hecho de que las células tienen dos copias de cada cromosoma. En su ubicación inicial, un CopyCatcher se vuelve inactivo, lo que evita que produzca una proteína detectora de fluorescencia roja. Si el CopyCatcher se copia de forma precisa en el otro cromosoma,sin embargo, entonces puede liberarse de la restricción impuesta al elemento original, lo que hace que las células se vuelvan fluorescentes. La fracción de células rojas fluorescentes tabuladas en un tejido es un indicador cuantitativo de la frecuencia de edición CRISPR precisa. Dado que las células del cuerpo tienenSe pensó que era relativamente recalcitrante a la edición precisa de CRISPR, fue sorprendente que los CopyCatchers revelaran un potencial inesperado de células en todo el cuerpo para hacerlo, como en los ojos y en la epidermis.
En la próxima serie de experimentos planificados, Li y sus colegas en el laboratorio Bier utilizarán CopyCatchers y sistemas relacionados para optimizar aún más la eficiencia de la edición correctiva y desarrollar sistemas modelo para enfermedades humanas para mejorar la eficacia de esta tecnología para aplicaciones de terapia génica.
Los coautores del estudio incluyen: Zhiqian Li, Nimi Marcel, Sushil Devkota, Ankush Auradkar, Stephen Hedrick, Valentino Gantz y Ethan Bier.
La investigación fue financiada por los Institutos Nacionales de Salud subvención R01 GM117321, un premio Paul G. Allen Frontiers Group Distinguished Investigators Award y un obsequio de Tata Trusts en India a TIGS-UC San Diego y TIGS-India.
Nota: Bier tiene participación accionaria en dos empresas que cofundó: Synbal Inc. y Agragene, Inc., que podrían beneficiarse potencialmente de los resultados de la investigación. También forma parte de la junta directiva de Synbal y de la junta asesora científica de ambas empresas..
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - San Diego . Original escrito por Mario Aguilera. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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