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SALUD. Edición Genética CRISPR, ¿en qué consiste?


La edición del genoma (también llamada edición genética) es un conjunto de tecnologías que brindan a los científicos la capacidad de cambiar el ADN de un organismo. 


Estas tecnologías permiten agregar, eliminar o alterar material genético en ubicaciones particulares del genoma. Se han desarrollado varios enfoques para la edición del genoma. Una reciente se conoce como CRISPR-Cas9, que es la abreviatura de repeticiones palindrómicas cortas agrupadas regularmente entrelazadas y proteína asociada a CRISPR 9. El sistema CRISPR-Cas9 ha generado mucha emoción en la comunidad científica porque es más rápido, más barato, más preciso y más eficiente que otros métodos de edición genómica existentes (TALEN, ZFN, etc.)

CRISPR-Cas9 fue adaptado de un sistema de edición del genoma natural en bacterias. Las bacterias capturan fragmentos de ADN de virus invasores y los usan para crear segmentos de ADN conocidos como matrices CRISPR. Las matrices CRISPR permiten que las bacterias "recuerden" los virus (o los que están estrechamente relacionados). Si los virus atacan nuevamente, la bacteria produce segmentos de ARN (ácido ribonucleico) a partir de las matrices CRISPR para atacar el ADN de los virus. La bacteria luego usa Cas9 o una enzima similar para cortar el ADN, lo que desactiva el virus.

Los científicos están utilizando la tecnología de edición genética CRISPR para tratar a pacientes con VIH.

“El sistema CRISPR-Cas9 funciona de manera similar en el laboratorio. 

Los investigadores crean una pequeña porción de ARN con una secuencia "guía" corta que se une a una secuencia específica de ADN en un genoma. El ARN también se une a la enzima Cas9. Al igual que en las bacterias, el ARN modificado se usa para reconocer la secuencia de ADN, y la enzima Cas9 corta el ADN en la ubicación objetivo. Aunque Cas9 es la enzima que se usa con mayor frecuencia, también se pueden usar otras enzimas (por ejemplo, Cpf1). 

“Una vez que se corta el ADN, los investigadores usan la maquinaria de reparación de ADN de la célula para agregar o eliminar piezas de material genético, o para realizar cambios en el ADN al reemplazar un segmento existente con una secuencia de ADN personalizada.

La edición del genoma es de gran interés en la prevención y el tratamiento de enfermedades humanas. Actualmente, la mayoría de las investigaciones sobre la edición del genoma se realizan para comprender enfermedades utilizando células y modelos animales. Los científicos aún están trabajando para determinar si este enfoque es seguro y efectivo para su uso en personas. 

Se está explorando en la investigación sobre una amplia variedad de enfermedades, incluidos los trastornos causados por un solo gen, como la fibrosis quística, la hemofilia y la enfermedad de células falciformes. También es prometedor para el tratamiento y la prevención de enfermedades más complejas, como el cáncer, las enfermedades cardíacas, las enfermedades mentales y la infección por el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH).

Surgen preocupaciones éticas cuando la edición del genoma, utilizando tecnologías como CRISPR-Cas9, se usan para “reparar” el  genoma humano. La mayoría de los cambios introducidos con la edición del genoma se limitan a las células somáticas, que son células que no son óvulos ni espermatozoides. Estos cambios afectan solo a ciertos tejidos y no se transmiten de una generación a la siguiente. 

Sin embargo, los cambios realizados en los genes de las células de óvulos o espermatozoides (células de la línea germinal) o en los genes de un embrión, podrían transmitirse a las generaciones futuras. La edición del genoma de células germinales y embriones plantea una serie de desafíos éticos, que incluyen si sería permisible usar esta tecnología para mejorar los rasgos humanos normales (como la altura o la inteligencia). En base a las preocupaciones sobre la ética y la seguridad, la edición de células germinales y del genoma embrionario es actualmente ilegal en muchos países.


Una herramienta desarrollada en 2019 por el equipo de investigadores, llamada prime editing o edición de calidad, evita las rupturas de ADN de doble cadena y, en principio, “podría corregir alrededor del 89 % de las variantes genéticas humanas conocidas asociadas a enfermedades.

La edición de calidad es más precisa y flexible que el método CRISPR-Cas9, muy popular, que es propenso a errores y efectos no deseados. Ambos métodos funcionan cortando el ADN en un punto específico del genoma. Pero mientras que CRISPR-Cas9 se basa en el propio sistema de reparación de la célula para reparar el daño y realizar las ediciones, la edición principal permite a los investigadores escribir nueva información genética en una sección de ADN.

El prime editor une dos enzimas, Cas9 (azul) y transcriptasa inversa (roja), a un ARN guía (verde) que lleva el complejo a un lugar específico en la doble hélice del ADN (amarillo y púrpura) y también contiene el código para la inserción de ADN nuevo en ese punto. (Foto: Peyton Randolph)

Así funciona la edición genética con CRISPR

Fuentes:
Super-precise new CRISPR tool could tackle a plethora of genetic diseases. Prime Editing. https://www.nature.com/articles/d41586-019-03164-5?utm_source=Nature+Briefing&utm_campaign=a63fc7c349-briefing-dy-20191022&utm_medium=email&utm_term=0_c9dfd39373-a63fc7c349-43630241
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