Corrigen una mutación responsable del síndrome de Marfan en embriones humanos

Amparo Tolosa, Genética Médica News

 

modificación embriones humanos
Edición del genoma. Imagen: KC Roeye.

Un equipo de investigadores de la Universidad de Guangzhou, la Universidad de Shanghai y la Universidad de la Academia de Ciencias de China ha corregido una mutación responsable del síndrome de Marfan en embriones humanos, mediante una técnica derivada de CRISPR que no induce roturas en el ADN.

El sistema CRISPR tradicional está compuesto de dos componentes principales, una enzima que corta el ADN y un ARN que guía a esta enzima a la posición del genoma que se desea modificar. Si lo que se desea es inactivar un gen, es suficiente con ambos elementos: la enzima nucleasa corta el ADN en la posición marcada por el ARN y genera un daño que es detectado por los sistemas de reparación del ADN. La clave está en que, a veces, estos mecanismos “fallan” y se genera un cambio o mutación. Cuando se desea introducir un cambio específico (por ejemplo, que una adenina se convierta en citosina) es necesario introducir un elemento más, un fragmento de ADN que contenga el cambio deseado y actúe como molde para los mecanismos de reparación de la célula. En cualquier caso, para que el CRISPR estándar funcione es necesario que se induzca un daño en el AD, en el lugar que se desee modificar.

La edición de bases aprovecha la complementariedad de las pares de bases para que modificando uno de los nucleótidos del par se induzca el cambio en ambas hebras de la doble hélice del ADN. Imagen: Dcrjsr (Own work) [CC-BY-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0)].
Un método desarrollado para editar el genoma evitando la generación de daños en el ADN o la necesidad de ADN molde es la modificación directa de las unidades del ADN, los nucleótidos. Este sistema, conocido como editor de bases, está basado en la fusión de la enzima nucleasa  utilizada en CRISPR, Cas9, a otra enzima, capaz de convertir un nucleótido en otro con una modificación química (normalmente, el nucleótido C en T o el nucleótido G en A). Como en este caso se utiliza una versión de Cas9 inactivada, no se introducen cortes en la doble cadena del ADN, lo que supone una ventaja frente al CRISPR tradicional. Este sistema ha sido utilizado en plantas y modelos animales con éxito, pero hasta ahora no había sido utilizado en embriones humanos.

En un reciente trabajo publicado en Molecular Therapy investigadores de diversas instituciones chinas han utilizado la edición de bases para corregir una mutación responsable de una enfermedad hereditaria en células y embriones humanos.

Los investigadores fueron capaces de corregir una mutación del gen FBN1 que causa síndrome de Marfan, trastorno que afecta al tejido conectivo. FBN1 codifica para una proteína encargada de proporcionar fuerza y flexibilidad a diferentes órganos y estructuras del cuerpo. Cuando no se produce correctamente, se produce un sobrecrecimiento del tejido afectado y aumenta su inestabilidad, dando lugar a las características típicas de la enfermedad.

En la prueba de concepto realizada por el equipo la mutación consistía en un cambio de citosina a timina en la posición 498 del gen. Para inducir la transición de citosina a timina, los investigadores fusionaron una copia de Cas9 inactivada a una enzima deaminasa que convierte la citosina a uracilo, de forma que el par C:G en la doble hélice pasa a ser U:G. Posteriormente, los sistemas de reparación de la célula se encargan de reparar el error y convertir el par U:G resultante en T:A.

El editor de bases ha sido utilizado en plantas y modelos animales con éxito, pero hasta ahora no había sido utilizado en embriones humanos. Embrión de 8 células. Database Center for Life Science (DBCLS) [CC BY 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0)].
En un primer paso, el equipo evaluó si la utilización del editor de bases era factible en células humanas en cultivo. Una vez observaron que el editor de bases funcionaba para la mutación específica, los investigadores probaron el método en embriones humanos heterocigotos para la mutación, generados mediante la fecundación de ovocitos donados con esperma de un paciente portador de la mutación.

Los resultados indican que el editor de bases utilizado muestra una eficiencia de corrección del 89%. Además, al analizar el genoma de células y embriones modificados, los investigadores no detectaron cambios ni alteraciones no deseados en el genoma.  Ante estos datos, los investigadores concluyen que el método utilizado podría proporcionar en el futuro un tratamiento para el síndrome de Marfan.

La técnica CRISPR se ha convertido en una de las aproximaciones más prometedoras para corregir errores genéticos responsables de enfermedades. Los diferentes obstáculos a los que se ha enfrentado en los últimos meses han favorecido el desarrollo de diversas modificaciones de la técnica, como el editor de bases, que ofrecen alternativas con gran potencial para casos concretos.

Recientemente un informe realizado por el Nuffield Council on Bioethics evaluaba si la modificación del genoma en embriones o gametos era admisible a nivel moral y concluía que hay circunstancias en las que deberían ser permitidas las modificaciones del genoma que se transmiten a la descendencia, siempre y cuándo se asegure la seguridad de las personas implicadas. Si bien el diagnóstico prenatal preimplantatorio ha avanzado lo suficiente como para prevenir la transmisión de enfermedades como el síndrome de Marfan, todavía existe cierto riesgo a que se produzcan errores  por lo que disponer de mecanismos de acción alternativos podría ofrecer grandes oportunidades para evitar el desarrollo de esta y otras enfermedades hereditarias.

Referencia: Zeng Y, et al. Correction of the Marfan Syndrome pathogenic FBN1 mutation by base editing in human cells and heterozygous embryos. Mol Ther. 2018. Doi: https://doi.org/10.1016/j.ymthe.2018.08.007

 

 

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