Fecha de publicación: mayo 23, 2019| Publicado en el Número 4

Empujando CRISPR desde el laboratorio al paciente. ¿Estamos listos?

Marc Güell

Universitat Pompeu Fabra, Barcelona

Estas últimas décadas se ha producido un desarrollo fascinante de la biotecnología. Hemos aprendido a secuenciar ADN tan eficientemente que podemos ‘leer’ un genoma humano en pocas horas y por menos de 1000 euros de coste (Herper M, 2014). En paralelo, hemos aprendido a sintetizar y editar ADN. Las tecnologías de edición genómica tienes grandes implicaciones en las ciencias de la vida. Por un lado, han acelerado tremendamente la investigación básica (Go y Stottmann, 2016). Además, esta elevada capacidad de modificar genomas ha permitido que actualmente haya miles de ensayos clínicos de terapia génica para un conjunto diverso de enfermedades graves (Ginn et al, 2018). La tecnología CRISPR ha marcado un claro punto de inflexión en el campo. Permite de una manera más simple editar puntos concretos del genoma. Por ahora, la mayoría de las terapias génicas todavía no usan CRISPR, y se basan el uso de vectores virales para transferir un gen con finalidades terapéuticas. CRISPR nos permite ir más allá, nos permite editar ‘in situ’ el genoma directamente.

A pesar del gran entusiasmo, todavía existen varias barreras a romper que afectan a la eficiencia y seguridad de este sistema. Por ahora la edición dirigida genómica o ‘in situ’ todavía no es tan eficiente como la transferencia de genes basada en vectores virales. Además, es especialmente ineficiente usar CRISPR para corregir. La manera más habitual de usarlo en este modo es mediante un ADN patrón, explotando el mecanismo de recombinación homóloga (HDR, siglas en inglés). A pesar de que los porcentajes de corrección son relativamente bajos, un equipo de Stanford liderado por Matthiew Porteus ha conseguido resultados espectaculares en anemia falciforme que pronto se ensayaran en contexto clínico (Sickle Cell Anemia News, 2017). CRISPR también se puede usar para cortar sin el uso de un ADN patrón para desactivar un gen. Esta ruta, explota la unión sin homología (NHEJ, siglas en inglés), un mecanismo más eficiente. No es de extrañar que la mayoría de las primeras aplicaciones se centren en NHEJ. Están en marcha ensayos clínicos por parte de Editas Medicine para un tipo ceguera congénita (Sheridan C, 2018), UPenn para algunos cánceres (Nature Biotecnology 2016) y CRISPR Therapeutics usando un método basado en NHEJ para anemia falciforme (Vinluan, 2018). Sin embargo, el campo está evolucionando muy rápidamente. Recientemente, se han desarrollado una nueva generación de tecnologías CRISPR que modifican directamente las bases de ADN. Pueden cambiar A por C, o C por T. Pueden ser una alternativa muy importante al HDR.

CRISPR ha despertado algunas alarmas por cuestiones de seguridad. En primer lugar, se ha observado inmunidad pre-adquirida en la mayoría de humanos (Crudele y Chamberlain, 2018). Hecho nada sorprendente, ya que el origen de los sistemas más usados está en las bacterias a las que los humanos estamos muy expuestos: Staphylococcus aureus, presente en la piel o mucosas, y Streptococcus pyogenes, uno de los causantes de las otitis. De alguna manera, muchos estamos ya vacunados de CRISPR. ¿Es esto un gran problema? Hay que tenerlo en cuenta, pero probablemente se pueda solucionar. Se podría apostar por otros CRISPR de bacterias más exóticas a las que no hayamos estado expuestos, con aplicación de inmunosupresión durante el tratamiento, o usando CRISPR en intervalos de tiempo cortos.

 

CRISPR

 

En segundo lugar, el sistema CRISPR puede generar ediciones no deseadas en otras partes del genoma (off-targets). Son especialmente temidos los que puedan desactivar supresores de tumores. Versiones más precisas de CRISPR ya se han descrito y se han generado protocolos que generan niveles no detectables de off-target (Akcakaya, 2018). En tercer lugar, el control de la edición genómica en la localización genómica deseada o on-target ha resultado difícil de controlar. Algunos estudios han detectado importantes pérdidas de material cromosómico (Regalado, 2018). Este hecho puede resultar perjudicial cuando se usa para corregir, o incluso cuando se desea desactivar un gen, si la pérdida de material cromosómico se extiende a regiones funcionales adyacentes. Para este último problema, es probable que la ayuda de la inteligencia artificial pueda ayudar en hacer más predecible la edición CRISPR. Una de las grandes ventajas de este sistema es la alta capacidad de paralelización. Se han hecho experimentos exploratorios de miles ediciones simultáneas para entrenar redes neuronales u otros sistemas para poder predecir la actividad de CRISPR. Por ahora, los sistemas descritos todavía no tienen precisión para ser usados en contexto pero es probable que veamos estos avances importantes durante los próximos años (Hodgson, 2019).

¿Cómo resolvemos estas incertidumbres? La solución siempre es hacer más experimentos para conocer más la herramienta. Sin embargo, la espera no es en vano.  Cada día mueren pacientes en espera de una terapia génica. Es imprescindible de encontrar un equilibrio entre mantener unos márgenes de seguridad razonables y avanzar sin pausa hacia la aprobación de nuevas terapias. Además, es imprescindible seguir el desarrollo tecnológico para ampliar el ámbito de aplicación de estas terapias. El progreso está siendo vertiginoso. Hay nuevos principios terapéuticos basados en epigenética que tienen potencial enorme en áreas donde el cambio genético a veces no es deseado, como puede ser la regeneración o el envejecimiento.  En este dulce momento de la biotecnología conviene recordar las palabras del inventor de cohetes Dr. Goddard: el sueño de ayer, es el reto de hoy, y la realidad del mañana.

Bibliografía

Akcakaya P, et al. In vivo CRISPR editing with no detectable genome-wide off-target mutations. Nature. 2018 Sep;561(7723):416-419. doi: 10.1038/s41586-018-0500-9.

Crudele, J. M. & Chamberlain, J. S. Cas9 immunity creates challenges for CRISPR gene editing therapies. Nat. Commun. 2018.   doi: https://doi.org/10.1038/s41467-018-05843-9

First-in-human CRISPR trial. Nat. Biotechnol. 34, 796–796 (2016). https://doi.org/10.1038/nbt0816-796a

Ginn SL, et al. Gene therapy clinical trials worldwide to 2017: An update. J. Gene Med. 2018. doi: https://doi.org/10.1002/jgm.3015

Go, D. E. & Stottmann, R. W. The Impact of CRISPR/Cas9-Based Genomic Engineering on Biomedical Research and Medicine. Curr. Mol. Med. 2016. 16, 343–52. https://doi.org/10.2174/1566524016666160316150847

Herper M. The $1,000 Genome Arrives — For Real, This Time. Forbes. 2014.

Hodgson, J. CRISPR target prediction remains blunt tool for clinical applications. Nat. Biotechnol. 2019. doi: https://doi.org/10.1038/s41587-019-0057-7

Regalado A. Turns out CRISPR editing can also vandalize genomes. MIT Technology. 2018.

Sheridan, C. Go-ahead for first in-body CRISPR medicine testing. Nat. Biotechnol. 2018. doi:10.1038/d41587-018-00003-2

Sickle Cell Disease Gene Therapy Trial Advances with $5.2M CIRM Grant. Available at: https://sicklecellanemianews.com/2017/10/19/stanford-professor-awarded-5-2-million-cirm-grant-for-gene-therapy-trial-in-sickle-cell-disease/ [16-05-2019]

Vinluan F. CRISPR Therapeutics, Vertex Get FDA Green Light for Sickle Cell Test. https://xconomy.com/boston/2018/10/10/crispr-therapeutics-vertex-get-fda-green-light-for-sickle-cell-test/ [16-05-2019]

 

Historial de publicación

Publicado online: 23 mayo 2019

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