La expresión de proteína Cas9 en ausencia de un ARN guía tiene efectos en líneas celulares de cáncer

Amparo Tolosa, Genotipia

 

Investigadores del Instituto Broad de la Universidad de Harvard y el Instituto de Tecnología de Massachusetts han encontrado que la proteína Cas9 del sistema CRISPR de edición genómica puede tener efectos sobre el ADN de algunas líneas celulares del cáncer incluso en ausencia de un ARN guía. Además, el equipo muestra que la expresión de Cas9 activa la ruta de la proteína p53, implicada en la reparación del ADN.

Dos elementos claves para la edición genómica

El sistema CRISPR-Cas9 de edición del genoma, consta de dos elementos principales: una enzima de origen bacteriano que corta el ADN, habitualmente, Cas9, y una molécula de ARN guía que posiciona a Cas9 donde tiene que cortar. Para introducir el cambio deseado en el ADN ambos elementos, Cas9 y el ARN tienen que estar en el interior de la célula, con el material hereditario accesible.

 

Cas9
El sistema CRISPR-Cas9 consta de dos elementos principales: la nucleasa Cas9 que corta el ADN y un ARN guía que la posiciona en el lugar deseado. Un reciente estudio ha analizado el efecto de la presencia de Cas9 en líneas celulares del cáncer. Imagen: Janet Iwasa for the Innovative Genomics Institute at UC Berkeley.

 

Una pregunta pendiente: ¿influye la expresión de Cas9 en las células?

Cuando se utiliza CRISPR en investigación, en cultivos celulares, una práctica habitual es crear una línea celular que expresa Cas9. Esta estrategia es muy conveniente porque permite tener una fuente de células a las que se puede incorporar cualquier ARN guía para inactivar un gen. Sin embargo, depende de algo que los investigadores han asumido: que la expresión de Cas9 es inocua o no tiene efectos significativos en las células. Con el objetivo de resolver si esto es así, un equipo  de investigadores del Instituto Broad decidió evaluar lo que ocurre en las células cuando se introduce y expresa Cas9.

El equipo introdujo Cas9 (sin ningún ARN guía) en 165 líneas celulares del cáncer y comparó la expresión y niveles de proteínas de cada una de ellas respecto a las líneas sin Cas9. En su mayor parte, los patrones de expresión no diferían entre cada línea celular y su equivalente con Cas9. No obstante, de forma inesperada, los investigadores observaron que en presencia de Cas9 se producían niveles elevados de daños en el ADN y se inducía una activación de la ruta de señalización de la proteína p53, ruta implicada en la reparación de errores en el ADN.

Además, el equipo encontró que en algunas líneas celulares, cuando se expresaba Cas 9, se producía una emergencia y expansión de mutaciones inactivadoras de p53 y curiosamente, en estas líneas celulares mutantes para p53, la actividad de Cas9 era mayor.

Cas9 y p53

Los resultados del trabajo plantean que Cas9 puede inducir daños en el ADN que activan la ruta de p53. Al menos en líneas celulares del cáncer, que son las utilizadas en el trabajo. De momento, no obstante, los investigadores desconocen qué mecanismos moleculares exactos están implicados en esta respuesta celular, o en la tolerancia a Cas9 en las otras células.

“Lo que probablemente ocurrió en las líneas celulares que estudiamos no es que el gen p53 haya mutado debido a Cas9, sino que había una subpoblación muy pequeña, indetectable, de células con mutaciones en p53 que se expandió muy rápidamente debido a esta presión selectiva”, ha destacado Uri Ben-David, investigador que inició el estudio en los laboratorios de Todd Golub y Rameen Beroukhim del Instituto Broad del MIT y Harvard y el Instituto Dana-Farber del Cáncer, respectivamente. Ben-David, que en la actualidad trabaja en la Universidad de Tel Aviv destaca que los resultados del trabajo, publicado en Nature Genetics, sirven para que los investigadores no asuman que las líneas celulares que expresan Cas9 son idénticas a las líneas de las que proceden.

Estudios previos ya habían determinado la introducción de Cas9 y un ARN guía en las células puede activar p53. La novedad es que Cas9, por si sola también puede, aunque en teoría, no debería.  Estos resultados son relevantes ya que la actividad de p53 es necesaria para el correcto funcionamiento de la célula y en su ausencia pueden acumularse daños que lleven a las células a perder el control del ciclo celular y proliferar sin control.

Más investigación para conocer los efectos de Cas9

Con ensayos clínicos evaluando ya el potencial de CRISPR como herramienta terapéutica, una cuestión importante es si los resultados del trabajo pueden tener implicaciones clínicas. Los autores del trabajo reconocen que todavía no se sabe y serán necesarios más estudios para profundizar más en los efectos de Cas9 en las células. “Nuestros resultados sugieren principalmente que necesitamos estar atentos a la activación de p53 y las mutaciones de p53 y testarlas en escenarios terapéuticos”, señala Ben-David, quien no cree que el futuro de CRISPR-Cas9 corra peligro. “Siendo conscientes de los potenciales efectos colaterales podemos controlar los efectos de diana no deseadas y mejorar la tecnología”.

Referencias:

Enache OM, et al. Cas9 activates the p53 pathway and selects for p53-inactivating mutations. Nat Genet. 2020. Doi: https://doi.org/10.1038/s41588-020-0623-4

CRISPR enzyme can boost growth of cells with cancer mutations. https://www.broadinstitute.org/news/crispr-enzyme-can-boost-growth-cells-cancer-mutations

 

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