Utilidad del sistema CRISPR/Cas9 de edición del genoma para el desarrollo de tratamientos en enfermedades hereditarias

Amparo Tolosa, Genética Médica News

 

Un reciente estudio, publicado en el American Journal of Human Genetics ha investigado el potencial de las aplicaciones terapéuticas de la tecnología CRISPR-Cas9 en diversas enfermedades hereditarias. Imagen: Medigene Press S.L.

Un reciente estudio, publicado en el American Journal of Human Genetics ha investigado el potencial de las aplicaciones terapéuticas de la tecnología CRISPR-Cas9 en diversas enfermedades hereditarias. Imagen: Medigene Press S.L.

El sistema CRISPR/Cas9 de edición del genoma, reconocido como el avance tecnológico del 2015, presenta una gran versatilidad y puede potencialmente ser adaptado según el objetivo de la investigación o, en el futuro, de su aplicación terapéutica.

Un reciente estudio, publicado en el American Journal of Human Genetics ha investigado el potencial de las aplicaciones terapéuticas de la tecnología CRISPR-Cas9 en diversas enfermedades hereditarias. Los investigadores, dirigidos por Ronald D. Cohn, director del Centro de Medicina Genética en el Hospital for Sick Children, en Canadá, desarrollaron un protocolo para utilizar estrategias de edición del genoma en células de pacientes con diferentes condiciones.

El sistema CRISPR-Cas9 consta de dos componentes básicos: una enzima, Cas9, especializada en cortar el ADN y un ARN guía que le indica a la enzima dónde actuar. Una vez que el fragmento de ADN de interés es identificado y el ADN cortado, la rotura en el ADN es reparada por la célula. Esta reparación resulta en la aparición de mutaciones de inserción o deleción, que si están localizadas dentro de un gen pueden dar lugar a la pérdida de producción de la proteína que codifica. Así, la primera aplicación es la de inhabilitar genes. Sin embargo, si se proporciona a la célula una molécula de ADN que sirva como molde durante la reparación, a la que se ha añadido un cambio, la célula lo copiará y el cambio quedará incorporado en el ADN. Esta segunda aplicación, la introducción de cambios específicos en posiciones concretas supone uno de los aspectos más prometedores de la técnica, ya que permitiría corregir errores en los genes responsables de causar enfermedades. Además, el sistema también puede ser utilizado para regular la expresión génica, o incluso para introducir modificaciones epigenéticas, inactivando la actividad nucleasa de Cas9 e incorporándole un módulos que interaccionen con elementos reguladores de la expresión génica o capaces de llevar a cabo cambios en metilación o modificaciones de las histonas.

En el trabajo, en primer lugar, el equipo adaptó el sistema CRISPR/Cas9 para aumentar la cantidad de utrofina, un modificador de la distrofia muscular de Duchenne. Para ello fusionaron una enzima Cas9 inactivada a un elemento activador de la transcripción y utilizaron un ARN guía dirigido hacia el promotor del gen que codifica la utrofina.

A continuación utilizaron el sistema para eliminar de forma selectiva el alelo dominante negativo del gen FGFR3 responsable de la acondroplasia en fibroblastos de un individuo afectado por la condición. En este caso, introdujeron en las células la enzima Cas9 funcional y un ARN guía complementario al alelo patogénico de manera que la nucleasa identificara este alelo y cortara el ADN.

La siguiente aplicación a evaluar fue la posible eliminación de fragmentos cromosómicos duplicados en el genoma, estrategia no abordada previamente en ningún laboratorio. En este caso, utilizando un ARN guía único consiguieron eliminar la copia duplicada del gen MECP2 -responsable del síndrome de duplicación de MECP2 – en un paciente con una duplicación en el cromosoma X. Además, tras el éxito conseguido utilizaron la misma aproximación para eliminar duplicaciones en el gen DMD y restaurar su función.

Tecnología CRISPR. Imagen: Ernesto del Aguiila, National Human Genome Research Institute (www.genome.gov).

Tecnología CRISPR. Imagen: Ernesto del Aguiila, National Human Genome Research Institute (www.genome.gov).

Los resultados del trabajo constituyen una prueba de principio para las múltiples aplicaciones terapéuticas del el sistema CRISPR-Cas9. Inicialmente probadas en células de paciente, el siguiente paso será utilizar modelos animales en los que reproducir mutaciones concretas de los pacientes para poder abordar terapias personalizadas.

“Hasta la fecha, CRISPR es la tecnología más importante que he encontrado en mi carrera científica,” manifiesta Ronald Cohn. “Trabajando con pacientes y familias con desórdenes genéticos a menudo estoy en una posición en la que puedo proporcionar diagnóstico y quizás cuidado de apoyo, pero no tratamiento. CRISPR podría cambiar eso. Podría revolucionar la forma en la que cuidamos de los pacientes con condiciones genéticas intratables en la actualidad.”

Es el caso de Gavriel Rosenfeld, paciente de distrofia muscular de Duchenne cuyas células fueron utilizadas en el estudio. De 14 años de edad, Gavriel fue diagnosticado con tan solo 4 años. El equipo de investigadores consiguió eliminar la duplicación del gen DMD y restaurar la función del gen en células extraídas y cultivadas de Gavriel. Ahora planean reproducir su duplicación en un modelo de ratón para desarrollar una terapia personalizada. “Como científico y clínico, ser capaz de ayudar a un niño con más que cuidados básicos y pensar realmente en corregir la mutación genética es verdaderamente un cambio de paradigma,” concluye Cohn.

Referencia: Wojtal D, et al. Spell Checking Nature: Versatility of CRISPR/Cas9 for Developing Treatments for Inherited Disorders. Am J Hum Genet. 2015. Doi: 10.1016/j.ajhg.2015.11.012

Fuente: SickKids first to remove duplicated gene using CRISPR. http://www.sickkids.ca/AboutSickKids/Newsroom/Past-News/2015/SickKids-first-to-remove-duplicated-gene-using-CRISPR.html

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