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Científicos de la Universidad de Texas, en Estados Unidos, han rediseñado la proteína Cas9, componente clave de la herramienta de edición genética basada en Crispr, para que sea miles de veces menos probable que se dirija al tramo de ADN equivocado, sin dejar de ser tan eficiente como la versión original, lo que la hace potencialmente mucho más segura, según publica la revista Nature y recoge Europa Press.
El objetivo es reducir 1.000 veces la probabilidad de que la proteína Cas9 se dirija al tramo del ADN equivocado en la edición genética basada en Crispr
Uno de los grandes retos que plantea el uso de la edición genética basada en Crispr en seres humanos es que la maquinaria molecular a veces realiza cambios en la sección incorrecta del genoma del huésped. Esto crea la posibilidad de que un intento de reparar una mutación genética en un punto del genoma pueda crear accidentalmente una nueva y peligrosa mutación en otro.
“Esto podría cambiar las reglas del juego en términos de una aplicación más amplia de los sistemas Crispr-Cas en la edición de genes”, destaca el Dr. Kenneth Johnson, profesor de biociencias moleculares y coautor del estudio con el Dr. David Taylor, profesor asistente de biociencias moleculares.
Dr. Johnson: “Esto podría cambiar las reglas del juego en términos de una aplicación más amplia de los sistemas Crispr-Cas en la edición de genes”
Otros laboratorios han rediseñado Cas9 para reducir las interacciones fuera del objetivo. Pero hasta ahora todas estas versiones mejoran la precisión sacrificando la velocidad. SuperFi-Cas9, como se ha bautizado a esta nueva versión, tiene 4.000 veces menos probabilidades de cortar sitios fuera del objetivo, pero es tan rápida como la Cas9 natural.
El becario postdoctoral Jack Bravo, autor principal de estudio junto con Mu-Sen Liu, dice que se puede pensar en las diferentes versiones de Cas9 generadas en el laboratorio como en los diferentes modelos de coches que se conducen solos. La mayoría de los modelos son realmente seguros, pero tienen una velocidad máxima de 16 kilómetros por hora.
“Son más seguros que el Cas9 natural, pero tiene un gran coste; van extremadamente despacio”, explica. “SuperFi-Cas9 es como un coche autodirigido que ha sido diseñado para ser extremadamente seguro, pero que aún puede ir a toda velocidad”.
“SuperFi-Cas9 es como un coche autodirigido que ha sido diseñado para ser extremadamente seguro, pero que aún puede ir a toda velocidad”
Hasta el momento, los investigadores han demostrado el uso de SuperFi-Cas9 en ADN en tubos de ensayo. Ahora están colaborando con otros investigadores que planean probar SuperFi-Cas9 para la edición de genes en células vivas. También están trabajando para desarrollar versiones aún más seguras y activas de Cas9.
Taylor y Johnson desarrollaron una técnica llamada determinación de la estructura guiada por la cinética, que utilizó un microscopio electrónico criogénico en el laboratorio de biología estructural Sauer para tomar instantáneas de Cas9 en acción mientras interactuaba con este ADN mal emparejado.
Se sorprendieron al descubrir que cuando Cas9 encuentra este tipo de desajuste en las posiciones 18 a 20 del ADN, en lugar de rendirse y seguir adelante, tiene una estructura similar a un dedo que se abalanza y se aferra al ADN, haciéndolo actuar como si fuera la secuencia correcta. Normalmente, un desajuste deja el ADN un poco flojo; esta estructura en forma de dedo lo estabiliza.
Se sorprendieron al descubrir que cuando Cas9 encuentra este tipo de desajuste en las posiciones 18 a 20 del ADN tiene una estructura similar a un dedo que se aferra y hace actuar al ADN como si fuera la secuencia correcta
“Es como si tuviéramos una silla y una de las patas se rompiera y la volviéramos a pegar con cinta adhesiva”, explica Bravo. “Podría seguir funcionando como una silla, pero se tambalearía un poco. Es un arreglo bastante sucio”. Sin esa estabilidad añadida en el ADN, Cas9 no da los otros pasos necesarios para cortar el ADN y hacer ediciones.
Nadie había observado antes que este dedo extra hiciera esta estabilización. “Esto es algo que nunca, ni en un millón de años, habría imaginado que ocurriría”, apunta Taylor. Basándose en esta idea, rediseñaron el dedo extra de Cas9 para que, en lugar de estabilizar la parte del ADN que contiene el desajuste, el dedo se aleje del ADN, lo que impide que Cas9 continúe el proceso de corte y edición del ADN. El resultado es la SuperFi-Cas9, una proteína que corta el objetivo correcto con la misma facilidad que la Cas9 natural, pero es mucho menos probable que corte el objetivo equivocado.
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