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Nueva técnica encuentra efectos fuera del objetivo de la edición de genes CRISPR

Nueva técnica encuentra efectos fuera del objetivo de la edición de genes CRISPR

Los investigadores médicos creen que han encontrado una técnica que permitirá a los médicos e investigadores identificar los efectos fuera del objetivo de las ediciones genéticas específicas realizadas por CRISPR / Cas9, lo que podría acelerar el desarrollo de nuevas terapias genéticas para enfermedades importantes.

Posible forma de localizar ediciones genéticas CRISPR no deseadas identificadas

CRISPR / Cas9 es una herramienta de edición de genes increíblemente poderosa comparable a un juego de tijeras que puede cortar secciones específicas de una hebra de ADN y reemplazarla con una alteración preprogramada. La técnica tiene el potencial de tratar todo tipo de dolencias, conocidas y desconocidas, pero el paso del laboratorio a los ensayos médicos ha sido lento.

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Esto se debe principalmente a que aunque CRISPR es preciso, no es perfecto. Le dieron un par de tijeras y le pidieron que recortara un cuadrado de la esquina de una hoja de papel de aproximadamente 1 pulgada cuadrada y generalmente puede hacerlo, pero como cualquiera que haya tenido que envolver un regalo puede decirle, cortar exactamente dónde quieres cortar no siempre es fácil.

El problema es que las implicaciones de cortar el ADN y reemplazarlo son mucho más graves que envolver un regalo de una manera estéticamente agradable. Si no corta una línea recta en el papel de regalo, no es el fin del mundo. Realice alteraciones no deseadas en el ADN de una célula y bien puede curar la enfermedad que esperaba tratar, pero ahora es posible que haya creado otra que se volverá sintomática muchos años después, y que podría ser mucho más mortal.

No se sabe qué puede hacer una alteración involuntaria, especialmente si no sabe dónde, o incluso si ocurrió.

Debido a esta consideración, identificar áreas que se han editado involuntariamente es vital para que esas áreas puedan restaurarse si es posible, y si no, los investigadores pueden modificar su técnica para eliminar la edición ofensiva en la siguiente celda, o si todo lo demás falla, pueden intentar otro enfoque.

Hasta ahora, no ha habido una forma segura y eficaz de saber dónde podrían estar estas áreas, pero investigadores de los Institutos Gladstone y el Instituto de Genómica Innovadora (IGI), junto con investigadores del gigante farmacéutico AstraZeneca, informan que han encontrado una forma de realizar un seguimiento de las alteraciones no deseadas realizadas por CRISPR / Cas9.

En un nuevo estudio publicado la semana pasada en la revista Ciencias, los investigadores mostraron cómo localizar estos efectos no deseados fuera del objetivo producidos en el ADN por el proceso CRISPR / Cas9 al buscar a los socorristas enviados por la célula para reparar las secciones dañadas de ADN.

Una celda, al igual que el despachador de servicios de emergencia de una ciudad, tiene varios socorristas que pueden enviar según una situación dada, y la presencia de un tipo de respondedor en la escena le da una pista sobre cuál es la emergencia.

"Cuando CRISPR hace un corte, el ADN se rompe", dijo Beeke Wienert, Ph.D., un becario postdoctoral en el laboratorio de Bruce R. Conklin en Gladstone que comenzó el trabajo mientras formaba parte del laboratorio IGI de Jacob E. Corn. "Entonces, para sobrevivir, la célula recluta muchos factores de reparación de ADN diferentes en ese sitio particular del genoma para arreglar la ruptura y unir los extremos cortados nuevamente.

"Pensamos que si podíamos encontrar las ubicaciones de estos factores de reparación del ADN, podríamos identificar los sitios que han sido cortados por CRISPR".

Encontrar la ambulancia

Si bien es una solución intuitiva al problema, los investigadores tuvieron que probarla para ver si funcionaba.

La mejor manera de hacerlo era observar el perfil completo de los factores de reparación del ADN que podrían responder a una llamada para reparar el ADN dañado y encontrar el que tuviera más probabilidades de responder rápidamente a ese tipo de llamada. Luego pudieron identificar el factor de reparación que estaban buscando, MRE11, que siempre fue uno de los primeros factores en responder a sus ediciones. De todos los socorristas que puede encontrar, departamento de bomberos, policía, etc., los encontrará en todo tipo de emergencias desempeñando diferentes funciones; Sin embargo, siempre que vea que el primero en llegar es el paramédico, sabrá que hay una emergencia médica.

En el caso de secuencias de ADN dañadas involuntariamente, MRE11 es la versión celular del médico con desfibrilador. Usando MRE11, los investigadores pudieron desarrollar una técnica que llaman DISCOVER-Seq que puede encontrar a lo largo de la cadena de ADN y buscar sitios donde se encontró MRE11.

"El genoma humano es extremadamente grande; si imprimiera la secuencia de ADN completa, terminaría con una novela tan alta como un edificio de 16 pisos", explica Bruce R. Conklin, MD, investigador principal de Gladstone y subdirector de IGI. "Cuando queremos cortar ADN con CRISPR, es como si estuviéramos tratando de eliminar una palabra específica en una página en particular de esa novela".

"Puede pensar en los factores de reparación del ADN como diferentes tipos de marcadores agregados al libro", agregó. "Si bien algunos pueden marcar un capítulo completo, MRE11 es un marcador que profundiza hasta la letra exacta que se ha cambiado".

Búsqueda no invasiva considerablemente más segura que las alternativas

DISCOVER-Seq no es el primer intento de localizar ediciones de genes fuera del objetivo. Sin embargo, el problema con otros métodos es que tienen sus propias consecuencias potencialmente negativas. El intento de localizar los cambios no intencionales posiblemente puede matar la célula cuyo ADN está tratando de reparar. También existe la consideración práctica de que todas estas técnicas se realizan en células cultivadas en un laboratorio, descartando su uso en células madre derivadas de pacientes.

"Debido a que nuestro método se basa en el proceso de reparación natural de la célula para identificar cortes, ha demostrado ser mucho menos invasivo y mucho más confiable", dice Jacob E. Corn, Ph.D., anteriormente del Innovative Genomics Institute, pero que ahora dirige un laboratorio en ETH Zurich.

"Pudimos probar nuestro nuevo método DISCOVER-Seq en células madre pluripotentes inducidas, células de pacientes y ratones, y nuestros hallazgos indican que este método podría potencialmente usarse en cualquier sistema, en lugar de solo en el laboratorio".


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