Científicos han descubierto un conjunto de reglas simples que determinan la precisión de la edición del genoma CRISPR/Cas9 en células humanas.
A pesar del amplio uso del sistema CRISPR, –una herramienta molecular que actúa a modo de tijeras para editar el ADN– la aplicación racional de la tecnología se ha visto obstaculizada por la suposición de que el resultado de la edición del genoma es impredecible, lo que resulta en eliminaciones aleatorias o inserciones de regiones de ADN en el sitio objetivo.
Antes de poder aplicar CRISPR de manera segura en investigación clínica, los científicos deben asegurarse de que puedan predecir de manera confiable y precisa cómo se modificará el ADN.
«Hasta ahora, la edición de genes con CRISPR ha involucrado muchas conjeturas, frustración y prueba y error», dice Paola Scaffidi, quien dirigió el estudio. «Se pensó que los efectos de CRISPR eran impredecibles y aparentemente aleatorios, pero al analizar cientos de ediciones, nos sorprendió descubrir que en realidad hay patrones simples y predecibles detrás de todo esto. Esto cambiará fundamentalmente la forma en que usamos CRISPR, lo que nos permite Estudiamos la función genética con mayor precisión y acelerando significativamente nuestra ciencia», explicó la investigadora de The Francis Crick Institute en un comunicado.
Al examinar los efectos de la edición del genoma CRISPR en 1.491 sitios objetivo a través de 450 genes en células humanas, el equipo descubrió que los resultados pueden predecirse basándose en reglas simples. Estas reglas dependen principalmente de una «letra» genética que ocupa una posición particular en la región reconocida por el «ARN guía» para dirigir las tijeras moleculares, Cas9.
Los ARN guía son moléculas sintéticas formadas por alrededor de 20 letras genéticas (A, T, C, G), diseñadas para unirse a una sección específica de ADN en el gen objetivo. Cada letra genética tiene un compañero complementario: A se une a T y C se une a G, que se mantienen unidas como Velcro. El ARN guía es como el lado adherente del velcro, diseñado para pegarse al otro lado en el gen objetivo.
Guiada por la molécula de ARN, la enzima Cas-9 escanea a lo largo del genoma hasta que encuentra la región de interés. Cuando la guía de ARN coincide con la secuencia de ADN correcta, se pega como Velcro y Cas9 corta a través del ADN. El ADN se rompe tres letras desde el final de la secuencia de destino, y luego se insertan o eliminan partes del código genético, aparentemente al azar, cuando la célula intenta reparar la ruptura.
En este estudio, los investigadores encontraron que el resultado de una edición de un gen en particular depende de la cuarta letra del final de la guía de ARN, adyacente al sitio de corte. El equipo descubrió que si esta letra es una A o una T, habrá una inserción genética muy precisa; una C conducirá a una eliminación relativamente precisa y una G dará lugar a muchas eliminaciones imprecisas. Por lo tanto, simplemente evitar los sitios que contienen una G hace que la edición del genoma sea mucho más predecible.
«Nos sorprendió descubrir que las reglas que determinan el resultado de la edición del genoma humano CRISPR son tan simples», dice Anob Chakrabarti, científico de Wellcome Trust y primer autor conjunto del estudio. «Al tener en cuenta estas reglas al diseñar nuestros ARN guía, podemos maximizar las posibilidades de obtener el resultado deseado de una edición específica del gen, lo que es particularmente importante en un contexto clínico».
El equipo también descubrió que la «apertura» o «cierre» del ADN objetivo también afecta el resultado de la edición de genes. La adición de compuestos que obligan a que el ADN se abra, lo que permite a Cas9 escanear el genoma, llevó a una edición más eficiente, lo que podría ayudar cuando se deban introducir modificaciones en genes particularmente cerrados.
«La buena noticia es que, independientemente del tejido de origen, que influye en el grado de ‘apertura’ del ADN en genes específicos, las regiones objetivo que contienen una A o T en la posición clave muestran una edición común», dice Scaffidi. «Esto significa que, si seleccionamos cuidadosamente el ADN objetivo, podemos estar bastante seguros de que veremos el mismo efecto en diferentes tejidos».
Fuente: europapress.es