Los científicos en el campus de Florida del Instituto de Investigación Scripps TSRI han mejorado una tecnología de edición de genes de vanguardia para avanzar en la capacidad del sistema para apuntar, cortar y pegar genes dentro de las células humanas y animales, y ampliarlas formas en que se puede utilizar el sistema de edición CRISPR-Cpf1 para estudiar y combatir enfermedades humanas.
El profesor Michael Farzan, copresidente del Departamento de Inmunología y Microbiología de TSRI, y el investigador asociado de TSRI Guocai Zhong mejoró la eficiencia del sistema de edición de genes CRISPR-Cpf1 al incorporar ARN guía con capacidad de "multiplexación". Los ARN guía son ácido nucleico cortocadenas que llevan las tijeras moleculares CRISPR a sus objetivos genéticos deseados. El descubrimiento de TSRI significa que cada complejo CRISPR-Cpf1 puede golpear múltiples objetivos genéticos en una célula.
"Este sistema simplifica y mejora significativamente la eficiencia de la edición simultánea de múltiples genes o múltiples sitios de un solo gen", dijo Zhong. "Esto podría ser muy útil cuando múltiples genes relacionados con la enfermedad o múltiples sitios de una enfermedad relacionadael gen necesita ser dirigido "
"Este enfoque mejora la edición de genes para una serie de aplicaciones", agregó Farzan. "El sistema hace que algunas aplicaciones sean más eficientes y otras posibles".
Este estudio fue publicado como un artículo avanzado en línea en la revista Biología química de la naturaleza el 19 de junio de 2017
TSRI Advance hace que CRISPR sea más eficiente
abreviatura de "Repetición Palindrómica Corta Intercalada Regularmente Intercalada", el sistema de edición de genes CRISPR explota un antiguo proceso de defensa inmune bacteriana. Algunos microbios frustran la infección viral al secuestrar un fragmento de material genético extraño de un virus dentro de su propio ADN, para servir comouna plantilla. La próxima vez que el microbio encuentra la secuencia viral, se reconoce de inmediato y se corta para su eliminación con la ayuda de dos tipos de ARN. Las moléculas llamadas ARN guía proporcionan el mapa al invasor, y las proteínas efectoras CRISPR actúan como eltijeras que lo cortan.
En los últimos cinco años, el sistema de edición de genes CRISPR ha revolucionado la microbiología y ha renovado las esperanzas de que la ingeniería genética eventualmente se convierta en un tratamiento útil para la enfermedad. Pero el tiempo ha revelado las limitaciones de la tecnología. Por un lado, la terapia génica actualmente requiere el uso de una capa viralpara servir como el paquete de entrega del material genético terapéutico. La molécula CRISPR es simplemente demasiado grande para encajar con múltiples ARN guía en el sistema de empaque viral más popular y útil.
El nuevo estudio de Farzan y sus colegas ayuda a resolver este problema al permitir que los científicos empaqueten múltiples ARN guía.
Este avance podría ser importante si la terapia génica es para tratar enfermedades como la hepatitis B, dijo Farzan. Después de la infección, el ADN de la hepatitis B se encuentra en las células del hígado, dirigiendo lentamente la producción de nuevos virus, lo que en última instancia conduce a daño hepático, cirrosis e inclusoEl sistema mejorado CRISPR-Cpf1, con su capacidad de "multiplexarse", podría digerir más eficientemente el ADN viral, antes de que el hígado sufra daños irrevocables, dijo.
"La eficiencia es importante. Si modifica 25 células en el hígado, no tiene sentido. Pero si modifica la mitad de las células en el hígado, eso es poderoso", dijo Farzan. "Hay otros buenos casos, por ejemplo, distrofia muscular- donde si puede reparar el gen en suficientes células musculares, puede restaurar la función muscular "
Ahora se utilizan ampliamente dos tipos de estas tijeras moleculares para fines de edición de genes: Cas9 y Cpf1. Farzan dijo que se centró en Cpf1 porque es más preciso en las células de mamíferos. La molécula de Cpf1 que estudiaron proviene de dos tipos de bacterias,La bacteria Lachnospiraceae y Acidaminococus sp., Cuya actividad ha sido estudiada previamente en E. coli. Una propiedad clave de estas moléculas es que son capaces de tomar sus ARN guía de una larga cadena de dicho ARN; pero no estaba claro que lo haría.trabaja con ARN producido a partir de células de mamíferos. Guocai probó esta idea editando un gen de bioluminiscencia de luciérnaga en el cromosoma de la célula. El sistema CRISPR-Cpf1 modificado funcionó como se esperaba.
"Esto significa que podemos usar sistemas de entrega más simples para dirigir la proteína efectora CRISPR más los ARN guía", dijo Farzan. "Hará que el proceso CRISPR sea más eficiente para una variedad de aplicaciones".
Mirando hacia el futuro, Farzan dijo que la proteína Cpf1 necesita ser más ampliamente entendida para que su utilidad en la administración de vectores de terapia génica pueda expandirse aún más.
Además de Farzan y Zhong, los autores del estudio, "las proteínas Cpf1 eliminan los ARN CRISPR de las transcripciones de ARNm en células de mamíferos", incluyeron a Haimin Wang y Mai H. Tran de TSRI; y Yujun Li de TSRI y Wu Lien-Teh Institute, Harbin Medical University, Harbin, China.
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Materiales proporcionado por El Instituto de Investigación Scripps . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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