Un editor de genes bien afinado
Espaciar los cortes
La herramienta molecular CRISPR-Cas9 puede utilizarse para tratar trastornos sanguíneos hereditarios, pero esto puede causar alteraciones genéticas no deseadas. Un equipo dirigido por los investigadores del MDC Klaus Rajewsky y Van Trung Chu ha presentado ahora en "Science Advances" un enfoque que minimiza esas consecuencias adversas.
Colonia de células diferenciadas a partir de células madre hematopoyéticas humanas reparadas genéticamente. Sólo las células madre reparadas podían formar dicha colonia.
AG Klaus Rajewsky, MDC
Hay muchas esperanzas puestas en el potencial terapéutico de la herramienta de edición genética CRISPR-Cas9. Estas "tijeras moleculares" pueden utilizarse para recortar y reparar con gran precisión las mutaciones genéticas responsables de enfermedades hereditarias. Pero a pesar de la precisión con la que la herramienta es capaz de localizar su objetivo en el genoma, su trabajo aún no está completamente libre de errores.
A veces, los cortes se realizan en lugares muy similares a la secuencia objetivo, pero situados en regiones del ADN totalmente diferentes. Estos errores, que los científicos denominan "mutaciones fuera del objetivo", pueden tener consecuencias inesperadas. E incluso si CRISPR-Cas9 realiza el corte en el lugar correcto, pueden producirse errores cuando se repara el corte, un fenómeno conocido como "mutaciones en el objetivo".
Espaciar los cortes
"Estos errores se producen principalmente porque, en el método clásico, se cortan las dos cadenas de la molécula de ADN a la vez", explica el profesor Klaus Rajewsky, jefe del Laboratorio de Regulación Inmune y Cáncer del Centro Max Delbrück de Medicina Molecular de Berlín en la Asociación Helmholtz (MDC). Junto con otros investigadores del MDC y de la Humboldt-Universität zu Berlin, el científico ha presentado ahora en la revista "Science Advances" un nuevo y perfeccionado enfoque que ha sido bautizado como "spacer-nick". Este método emplea un par de tijeras moleculares modificadas, conocidas como micasas, que hacen muescas en hebras opuestas del ADN en dos puntos diferentes.
Pero la mayor precisión con la que este dúo de editores de genes es capaz de detectar y reparar genes defectuosos se debe en gran medida a un espaciador que el equipo ha incorporado a la herramienta. "Usamos este espaciador para asegurarnos de que las dos muescas se hagan con una separación de 200 a 350 pares de bases y que se eviten las roturas de doble cadena en el ADN", explica el Dr. Van Trung Chu, científico del Laboratorio Rajewsky y co-último autor del artículo, junto con el propio Rajewsky. "Nuestros experimentos con células madre hematopoyéticas y células T han demostrado que ésta es la distancia óptima para minimizar las mutaciones tanto en el objetivo como fuera de él", dice Chu. "Si es más corta, corremos el riesgo de cortar toda la molécula de ADN, a pesar de utilizar dos tijeras distintas".
Otros dos equipos del MDC -el Laboratorio de Cáncer e Inmunología/Mecanismos Inmunitarios y Anticuerpos Humanos de la profesora Kathrin de la Rosa, y el Laboratorio de Edición del Genoma y Modelos de Enfermedad del Dr. Ralf Kühn, del que también forma parte Chu- también hicieron importantes contribuciones al trabajo, especialmente en lo que respecta a la detección de mutaciones fuera del objetivo. "Spacer-nick es, por tanto, también un buen ejemplo de la exitosa colaboración entre los investigadores que trabajan en los diferentes laboratorios del MDC", afirma Rajewsky.
Eficaz y casi sin errores
Los científicos pueden incluso cuantificar la superioridad de sus afinadas tijeras genéticas y los dobles nicks compensados: "Con el método clásico CRISPR-Cas9, se producen mutaciones en el objetivo en más del 40 por ciento de las intervenciones", informa Chu. "El sistema de nicks espaciadores puede reducirlo a menos del dos por ciento". El éxito de las mutaciones fuera del objetivo, explica Chu, no puede determinarse con tanta facilidad y precisión: "Todo lo que podemos decir es que se producen con relativa frecuencia cuando se utilizan las tijeras genéticas clásicas, pero han sido un hecho raro, si no inexistente, en nuestro enfoque". Lo que sigue sin estar claro por ahora es el mecanismo exacto por el que se repara el material genético tras los cortes del espaciador-nick. "No parece que se produzca a través de la conocida -y propensa a errores- vía NHEJ", dice Chu.
En términos de eficacia, el spacer-nick está a la par con la herramienta convencional: "Con ambos métodos, somos capaces de reparar con éxito entre el 20 y el 50 por ciento de las células tratadas", dice Chu. Eso es probablemente suficiente, explica, para curar a los pacientes con un trastorno sanguíneo hereditario que se deriva de un solo gen alterado. Algunos ejemplos de estos trastornos son la beta talasemia, que implica la síntesis defectuosa del pigmento rojo de la sangre, o la neutropenia congénita grave, que se caracteriza por una reducción significativa del número de granulocitos -un tipo de glóbulo blanco- y se asocia a una defensa inmunitaria muy debilitada.
Fijar las células madre
Chu y Rajewsky esperan que otros investigadores retomen su idea y prueben el spacer-nick, primero en modelos animales y pronto en los primeros pacientes humanos. Chu explica que el principio de la terapia es sencillo: Se extraen células madre hematopoyéticas de personas con un trastorno hereditario monogénico mediante métodos establecidos. A continuación, Spacer-nick repara los genes defectuosos directamente en el cultivo celular. Una vez que las tijeras genéticas han hecho su trabajo, las células madre reparadas se administran de nuevo al paciente, donde producen células sanguíneas nuevas y, sobre todo, sanas.
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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