Impulso a la investigación con CRISPR
PAM-DETECT permite una caracterización más rápida de los sistemas inmunitarios CRISPR
Para muchas enfermedades, las herramientas de la medicina están llegando a sus límites. Las tecnologías CRISPR abren nuevas vías para el diagnóstico y las terapias, aunque la fuente natural de CRISPR sigue en gran medida sin explotar. Científicos del Instituto Helmholtz de Investigación de Infecciones basadas en el ARN (HIRI) de Würzburg, una empresa conjunta del Centro Helmholtz de Investigación de Infecciones (HZI) de Braunschweig y la Universidad Julius Maximilian (JMU) de Würzburg, demuestran ahora una nueva forma de estudiar los sistemas CRISPR que puede acelerar su conversión en herramientas. Su método se ha publicado en la revista Molecular Cell.
Los autores han desarrollado una forma de caracterizar rápidamente los sistemas CRISPR utilizando sistemas libres de células, lo que facilita la exploración de estos sistemas inmunitarios bacterianos y el desarrollo de la próxima generación de tecnologías CRISPR
HIRI/Franziska Wimmer
Las tecnologías CRISPR son herramientas utilizadas, entre otras cosas, para la edición del genoma. A menudo denominadas "tijeras de genes", estas herramientas derivan de los sistemas inmunitarios que protegen a las bacterias de los virus invasores. Cuando se aplican, las tecnologías CRISPR suelen basarse en proteínas individuales, como Cas9 o Cas12, y un componente de ácido ribonucleico (ARN) que dirige la proteína a su secuencia objetivo. Sin embargo, en tres cuartas partes de los sistemas inmunitarios bacterianos intervienen no una sino múltiples proteínas que forman un complejo.
Funciones únicas en la defensa contra los virus
Estos complejos multiproteicos desempeñan funciones únicas en la defensa contra los virus y podrían dar lugar a nuevas aplicaciones también para los seres humanos. Sin embargo, el gran número de proteínas hace difícil completar los pasos necesarios para su caracterización.
"Estos retos han limitado nuestra comprensión fundamental de los sistemas CRISPR que implican múltiples proteínas y su uso como tecnologías", afirma Franziska Wimmer, una de las dos primeras autoras del estudio publicado en la revista Molecular Cell. "En este contexto, presentamos ahora un nuevo y prometedor enfoque", añade la estudiante de doctorado del HIRI.
El nuevo enfoque se basa en sistemas libres de células (abreviado como TXTL), un líquido que puede producir ARN y proteínas a partir de ADN añadido. En combinación con otras tecnologías, como la secuenciación de nueva generación, el TXTL puede utilizarse para producir rápidamente complejos de proteínas y estudiar sus funciones. El proceso completo requiere menos de un día.
"Los métodos estándar que utilizan proteínas purificadas o muestras celulares son extremadamente lentos, lo que dificulta el estudio de la mayoría de los sistemas CRISPR que se encuentran en la naturaleza", afirma el Dr. Ioannis Mougiakos, segundo autor del presente estudio. "En comparación, nuestro nuevo enfoque, llamado PAM-DETECT, es un verdadero impulso para la investigación de CRISPR. Puede hacer avanzar radicalmente nuestros esfuerzos en el futuro".
"Esperamos que PAM-DETECT sea ampliamente adoptado por la comunidad CRISPR, y ya hemos empezado a colaborar con múltiples grupos que aplican la técnica", dice Chase Beisel. El autor correspondiente del estudio es profesor de la JMU y director del Departamento de Biología Sintética del ARN del HIRI, del que también forman parte Wimmer y Mougiakos.
Acerca de PAM-DETECT
PAM-DETECT determina qué secuencias de ADN pueden ser objeto de un sistema CRISPR. Gracias a esta técnica, los investigadores del HIRI han podido caracterizar un amplio conjunto de sistemas que implican complejos de proteínas. También aplicaron esta técnica para estudiar los transposones CRISPR, que pueden aprovecharse para insertar grandes trozos de ADN. Los hallazgos del estudio actual podrían conducir a nuevas tecnologías CRISPR para el diagnóstico, la edición de genes y la regulación genética.
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