Cada vez más científicos están utilizando la nueva y poderosa herramienta de edición de genes conocida como CRISPR / Cas9, una tecnología aislada de bacterias, que promete un nuevo tratamiento para enfermedades genéticas como la fibrosis quística, la distrofia muscular y la hemofilia. Pero funciona bien, la nueva herramienta de recorte de genes debe entregarse de manera segura a través de la membrana celular y dentro de su núcleo, un proceso difícil que puede desencadenar las defensas de la célula y "atrapar" CRISPR / Cas9, reduciendo en gran medida su potencial de tratamiento.
Ahora, los investigadores en el laboratorio del experto en nanoquímica Vincent Rotello de la Universidad de Massachusetts Amherst han diseñado un sistema de entrega que usa nanopartículas para ayudar a CRISPR / Cas9 a atravesar la membrana y al núcleo de la célula evitando que la maquinaria celular quede atrapada. Los detalles aparecen en un número recientede la revista ACS Nano .
El líder del experimento del laboratorio, Rubul Mout, dice: "CRISPR tiene dos componentes: una proteína en forma de tijera llamada Cas9, y una molécula de ARN llamada sgRNA que guía a Cas9 a su gen objetivo. Una vez que el par Cas9-sgRNA llega al destinogen en el núcleo, puede interrogar sus errores genéticos y corregirlos con la ayuda de la maquinaria de reparación de la célula huésped ".
Señala que desde que se descubrió por primera vez el potencial de CRISPR en 2012, la edición de genes o la ingeniería del genoma se ha convertido rápidamente en un tema de investigación intenso en biología y medicina. El objetivo es tratar enfermedades genéticas que de otro modo serían incurables mediante la manipulación de genes enfermos ".Para lograr esto, las compañías biotecnológicas y farmacéuticas buscan constantemente métodos de entrega CRISPR más eficientes ", agrega.
El nuevo método de entrega diseñado por Rotello, Mout y sus colegas implica la ingeniería de la proteína Cas9, llamada Cas9En, y las nanopartículas transportadoras. Rotello dice: "Al ajustar con precisión las interacciones entre la proteína Cas9En y las nanopartículas, pudimos construir estos vectores de entrega.Los vectores que llevan la proteína Cas9 y el sgRNA entran en contacto con la membrana celular, se fusionan y liberan el Cas9: sgRNA directamente en el citoplasma celular ".
"La proteína Cas9 también tiene una secuencia de guía nuclear que introduce el complejo en el núcleo de destino. La clave es ajustar la proteína Cas9", agrega. "Hemos entregado este par de proteína Cas9 y sgRNA en el núcleo celular sin obtenerloatrapado en su camino. Hemos visto el proceso de entrega en vivo en tiempo real usando microscopía sofisticada ".
Mout y sus colegas dicen que ahora pueden administrar la proteína Cas9 y el par sgRNA en aproximadamente el 90 por ciento de las células cultivadas en una placa de cultivo con una eficiencia de edición de aproximadamente el 30 por ciento. "El noventa por ciento de suministro citosólico / nuclear es una gran mejora en comparación con otrosmétodos ", señala Mout.
Los investigadores creen que Cas9En también puede servir como plataforma para la entrega de una variedad de otros materiales como polímeros, nanopartículas lipídicas o péptidos autoensamblables. Rotello dice: "Ahora que hemos logrado una edición eficiente de genes en células cultivadas,nuestro objetivo es editar genes en modelos animales preclínicos. También estamos interesados en la edición de genes para terapias adoptivas, donde una célula enferma se aísla de un paciente, se corrige con CRISPR en el laboratorio y se devuelve al paciente ".
Además de la edición de genes, el nuevo método de entrega puede tener otros usos. Por ejemplo, otro tema importante en biología y medicina es el seguimiento del ADN y el ARN dentro de las células. Recientemente, CRISPR se ha utilizado para ayudar en esta investigación. Moumita Ray, otroinvestigador en el laboratorio de Rotello, dice: "Nuestro método permite el monitoreo preciso del movimiento de la proteína Cas9 dentro de una célula, abriendo nuevas oportunidades en la investigación genómica".
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Materiales proporcionado por Universidad de Massachusetts en Amherst . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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