Edición de genes: Domesticando el daño colateral de CRISPR
Método simple para detectar alteraciones no intencionales en el propio gen objetivo - los resultados indican que tales eventos en el objetivo ocurren con alta frecuencia
CRISPR-Cas9 puede alterar los genes en sitios predefinidos de maneras específicas, pero no siempre actúa según lo previsto. Un equipo de la LMU ha desarrollado ahora un método simple para detectar eventos no intencionales "en el blanco", y ha demostrado que a menudo ocurren en las células madre humanas.
Imagen simbólica
lisichik, pixabay.com, CC0
El sistema de edición de genes CRISPR-Cas9 ha revolucionado la biología molecular, ya que simplifica enormemente la alteración de las secuencias de genes de manera selectiva. Ya se ha convertido en una herramienta de investigación indispensable, y ya se están realizando los primeros ensayos de su aplicación con fines terapéuticos. Tanto en el laboratorio como en la clínica, las mutaciones introducidas por el sistema deben limitarse precisamente a la ubicación prevista (es decir, deben evitarse las mutaciones en otras partes del genoma) y la propia alteración genética debe ser la prevista. Sin embargo, los sistemas CRISPR que se utilizan actualmente no son del todo exactos y, por lo tanto, pueden introducir mutaciones potencialmente nocivas tanto en el gen diana como en otras posiciones del genoma. Los investigadores de la LMU dirigidos por el neurobiólogo Profesor Dominik Paquet en el Instituto de Investigación de Accidentes Cerebrovasculares y Demencia informan ahora del desarrollo de un método sencillo, que les permite detectar alteraciones no intencionadas en el propio gen diana. - Sus resultados indican que tales eventos en el objetivo ocurren con alta frecuencia. Así pues, el nuevo método representa una importante contribución a los esfuerzos en curso por mejorar la fidelidad y la eficacia de la edición genética basada en el CRISPR en la investigación, y como posible medio de corregir las mutaciones asociadas a las enfermedades genéticas.
Los sistemas de enzimas CRISPR-Cas9 permiten introducir las mutaciones deseadas en sitios particulares de los genes, porque pueden ser "programados" para introducir específicamente una ruptura de doble cadena (DSB) en cualquier sitio específico del ADN genómico. Esas roturas se reparan posteriormente mediante el mecanismo de control de daños de la célula. La capacidad de atacar el complejo CRISPR-Cas con alta especificidad permite a los científicos inactivar genes a voluntad, o insertar nuevas secuencias en el sitio de la DSB. Sin embargo, también pueden producirse mutaciones adicionales de forma accidental, ya sea en lugares distintos a los previstos (efectos fuera del objetivo) o dentro del propio gen objetivo (efectos en el objetivo). "Un efecto on-target de CRISPR puede resultar en la reducción o la pérdida completa de la función del gen objetivo", dice Paquet. "Los efectos fuera del objetivo son ahora bien conocidos, y hay técnicas fiables para detectarlos. Pero los efectos sobre el objetivo sólo se descubrieron recientemente - y ha faltado un método simple y generalmente aceptado para su detección".
Él y sus colegas han introducido ahora ese método, que señala de manera fiable la presencia de mutaciones no deseadas en el locus genético objetivo. Se basa en una técnica establecida para la caracterización de la variación genética (genotipificación) con la ayuda de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), y sus autores se refieren a ella como genotipificación cuantitativa PCR (qgPCR). Además, comprueban los cambios en los lugares del genoma en los que las secuencias de ADN heredadas por vía materna y paterna difieren entre sí.
El equipo aplicó el nuevo método a las células madre pluripotentes inducidas (CMPI) derivadas de pacientes humanos, y probó la presencia y frecuencia de los efectos en el objetivo tras el uso de CRISPR para editar el genoma en un lugar designado. Las CMPI se generan reprogramando las células somáticas de los pacientes para que se sometan a una transición a un nuevo destino celular. Estas células madre reprogramadas tienen importantes usos en la investigación biológica, así como prometedoras implicaciones terapéuticas. "Nuestro método revela que los efectos en el destino de la edición genética mediada por CRISPR en células madre humanas ocurren muy frecuentemente. - Dependiendo del mecanismo de reparación que entre en juego, hasta el 40% de todas las células tratadas pueden ser portadoras de tales mutaciones", dice Paquet. En un modelo experimental de la enfermedad de Alzheimer (que recapitula características significativas de la enfermedad en células cultivadas), el grupo continuó demostrando que tales efectos mediatos de CRISPR en el objetivo realmente retrasan el comienzo de los síntomas. - Este hallazgo proporciona un ejemplo sorprendente de cómo los casos de desviación del objetivo pueden llevar a una mala interpretación de los resultados de los estudios realizados en células que han sido editadas genéticamente con CRISPR. Los autores recomiendan que el nuevo método se utilice como medida indispensable de control de calidad para identificar células modificadas involuntariamente, y aumentar la fiabilidad -y por tanto la utilidad- de CRISPR-Cas9.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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