Técnica que reorganiza el genoma permite llevar fragmentos genéticos a diferentes sitios en el núcleo de la célula

La reelaboración de la tecnología de edición genética CRISPR-Cas9 para manipular el genoma en el espacio tridimensional abre la puerta para entender si el lugar en donde se ubican los genes en el núcleo, influye en sus funciones.

Investigadores de la Universidad de Stanford, en Palo Alto, California, Estados Unidos, han reelaborado la tecnología de edición genética CRISPR-Cas9 para manipular el genoma en el espacio tridimensional, lo que les permite transportar fragmentos genéticos a diferentes ubicaciones en el núcleo de una célula.

La nueva variante de la revolucionaria técnica CRISPR Cas es llamada CRISPR GO (Organización del Genoma). Su gran diferencia es que en lugar de modificar el orden del ADN, cambia su ubicación dentro del núcleo celular.

Si CRISPR es como unas tijeras moleculares, CRISPR-GO es como pinzas moleculares, que atrapa fragmentos específicos del genoma y los hunde en nuevas ubicaciones del núcleo.

Pero es más que una simple reubicación física: el desplazamiento de elementos genéticos puede cambiar la forma en que funcionan. Por ello, la investigación arroja nueva luz sobre cómo la organización espacial del genoma en el núcleo gobierna la función de la célula en general.

Como en una casa

Para entender todo esto, hay que recordar que el núcleo de una célula es dinámico, todas sus partes (los cromosomas, el nucleolo, etc.) giran aparentemente al azar. Pero, en la última década, los investigadores se han dado cuenta de que el ADN en los cromosomas internos puede reposicionarse de maneras específicas, formas que pueden alterar la actividad de los genes.

«La pregunta de por qué la organización espacial en una célula es importante, y no es una sobre la que los científicos estén de acuerdo –apunta Stanley Qi, profesor asistente de Bioingeniería y Biología Química y de Sistemas–. CRISPR-GO podría brindar una oportunidad para responder a esa pregunta al permitirnos identificar, mover y reubicar extensiones muy específicas del ADN y ver cómo sus nuevas ubicaciones en el núcleo cambian la forma en que funcionan”.

Qi describe las funcionalidades de los compartimentos nucleares como los espacios de una casa. En cada habitación de tu hogar, haces cosas diferentes: en la cocina, cocinas; en el dormitorio, duermes. En el núcleo de una célula, se aplica el mismo concepto. Hay múltiples compartimentos en el núcleo que tienen funciones específicas para mantener la funcionalidad celular en general. Qi y su laboratorio investigaron tres áreas distintas del núcleo, probando si podrían cambiar de alguna manera la función de la cromatina dependiendo de dónde la movieron.

En el estudio de prueba de principio, Qi investigó tres subregiones distintas del núcleo utilizando CRISPR-GO, probando una hipótesis general: ¿Se comportan los genes y otros elementos genéticos de manera diferente en distintas zonas del núcleo? Hasta el momento, sus datos muestran que los compartimentos específicos y algunos cuerpos de proteínas que flotan libremente en el núcleo pueden influir en la función del ADN reposicionado.

Dependiendo de la ubicación de los materiales genéticos, algunas regiones nucleares reprimen la expresión génica y algunas aceleran el crecimiento de los telómeros y, posteriormente, la división celular. Un cuerpo de proteínas puede incluso tener el poder de suprimir la formación de tumores. Un artículo que detalla esta investigación se publica en la edición digital de este jueves de ‘Cell’, con Qi como autor principal y el investigador postdoctoral Haifeng Wang, como líder del estudio.

¿Cómo lo hicieron?

Desmitificar los detalles físicos del genoma ha resultado ser una tarea tediosa, pero existen algunas tecnologías existentes que permiten a los científicos observar las células y ver cómo están organizadas físicamente sus entrañas. Lo que ha faltado es una forma de manipular a esta organización, pero con CRISPR-GO, según sus autores, resulta un medio útil para hacerlo.

Al retirar el mecanismo de «corte» de CRISPR-Cas9, la herramienta de edición se convierte más en un sistema de entrega, que Qi usaba para suministrar pequeños tramos de ADN a través de una guía de ARN programable a una nueva ubicación en el núcleo.

«A los niños a menudo les gusta construir pequeños ferrocarriles para ayudar a los trenes a ir de una estación a otra –pone como ejemplo Qi–. No es tan diferente de lo que estamos haciendo aquí”.

Hay tres partes esenciales de CRISPR-GO. Primero, hay lo que Qi llama la «dirección» de la diana genética que desea reubicar: un tramo de ADN que se dirige a una cadena complementaria de ARN de unión. Luego, necesita la dirección del destino, la parte específica del ADN en un compartimento nuclear al que desea mover la cromatina. Finalmente, está el «puente», que, en este caso, es un catalizador que activa la congelación del ADN objetivo en su nuevo hogar en el núcleo.

Aunque la evidencia mostrada por CRISPR-GO es emocionante, la investigación aún se encuentra en una etapa piloto, y hay mucho trabajo por hacer antes de que se puedan confirmar los hallazgos, según Qi.

«Estamos muy emocionados sobre el potencial aquí y, aunque hemos respondido a un par de preguntas, hemos abierto unas 20 más», afirma Qi.

Fuente: EP