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Experto Universitario en Genética Médica y Genómica

Desarrollado un método CRISPR que permite modificar 25 dianas diferentes del genoma en una misma célula

DNA, ADN, fondo

Amparo Tolosa, Genotipia

 

La tecnología CRISPR parece destinada a convertirse en una herramienta indispensable tanto en investigación como en el desarrollo de oportunidades terapéuticas para diferentes enfermedades humanas.

El sistema CRISPR, que deriva de un mecanismo inmunitario de bacterias, opera de forma muy sencilla. Consta de un elemento proteico y una molécula de ARN. La proteína aporta función (habitualmente, cortar ADN, aunque también puede adaptarse para controlar la expresión génica) y el ARN proporciona especificidad para hacerlo en la región de interés.

CRISPR ha sido utilizado con éxito en numerosas ocasiones para introducir mutaciones individuales en células de diferentes especies, lo que le ha convertido en uno de los métodos más eficientes para generar modelos animales y celulares. Sin embargo, ampliar el número de dianas génicas en un único experimento CRISPR ha sido hasta el momento un reto para los investigadores.

 

CRISPR dianas múltiples
Los genes no suelen actuar de forma individual, sino que funcionan en redes complejas. Imagen: Indi Samarajiva (CC BY 2.0 https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/).

 

¿Por qué es interesante poder modificar simultáneamente diferentes genes? Las funciones celulares y procesos fisiológicos son sistemas biológicos complejos en los que intervienen múltiples elementos. Estudiar uno a uno cada elemento proporciona información de gran utilidad pero impide formar una imagen global o una idea precisa de cómo interaccionan los diferentes elementos.

Un equipo de investigadores de la Universidad Técnica de Zurich ha adaptado la tecnología CRISPR para que sea posible modificar de forma simultánea, en una misma célula, hasta 25 dianas genéticas diferentes. Y lo que es más, Randal Platt, director del equipo, ha afirmado que el número puede incrementarse a docenas o incluso cientos de genes.

Para poder modificar el ADN o controlar la expresión de los genes, las instrucciones con los componentes de CRISPR se empaquetan en una molécula o moléculas de ADN, conocidas como plásmidos y se introducen en las células. Los investigadores han diseñado un plásmido que contiene tanto el componente proteico como las instrucciones para generar múltiples ARNs guías dirigidos a otras tantas dianas genéticas. Para facilitar la estabilidad del sistema, el equipo ha incluido también un motivo estructural adicional. Y, además, ha utilizado la enzima Cas12a como elemento proteico en lugar de la habitual Cas9, lo que tiene una ventaja: Cas12a tiene tanto actividad DNasa como RNAsa por lo que no solo corta el ADN de la diana sino que también controla el procesado y maduración de los ARNs guía del plásmido.

 

DNA, ADN, CRISPR dianas múltiples
Los investigadores han desarrollado un sistema CRISPR que permite modificar de forma simultántea hasta 25 dianas génicas. Imagen: Genotipia – Rosario García.

 

A partir de varios experimentos, el equipo de investigadores ha demostrado que es posible utilizar un único promotor para expresar una enzima Cas (en este caso Cas12a) y una serie de ARNs guía dirigidos a múltiples dianas del genoma. Al mismo tiempo, los investigadores han demostrado que se pueden realizar múltiples modificaciones en una única célula. El equipo reconoce que el sistema tiene la desventaja de que no se pueden adaptar de forma separada el nivel de producción de elemento proteico y el de los ARNs, para optimizar su funcionamiento. Sin embargo, la estrategia favorece que se pueda controlar de forma más precisa la concentración de ambos tipos de elementos.

Los resultados del trabajo permitirán analizar de forma simultánea múltiples elementos de redes génicas. Dado que CRISPR puede adaptarse tanto para modificar ADN como para controlar la expresión génica, el nuevo método ofrece interesantes posibilidades para estudiar procesos como la reprogramación celular o enfermedades complejas en las que intervienen mutaciones en múltiples genes. “Nuestro método permite, por primera vez modificar sistemáticamente redes génicas enteras en un único paso”, destaca Platt. “Gracias a esta nueva herramienta, nosotros y otros científicos podemos conseguir lo que en el pasado solo podíamos soñar con hacer”.

Investigación original:  Campa CC, et al. Multiplexed genome engineering by Cas12a and CRISPR arrays encoded on single transcripts. Nat Methods. 2019. Doi: https://doi.org/10.1038/s41592-019-0508-6

Fuente: Revolutionising the CRISPR method. https://ethz.ch/en/news-and-events/eth-news/news/2019/08/revolutionising-the-crispr-method.html

 

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