Los científicos, por primera vez, corrigieron una mutación causante de enfermedad en embriones humanos en etapa temprana con edición de genes. La técnica, que utiliza el sistema CRISPR-Cas9, corrigió la mutación para una afección cardíaca en la etapa más temprana del desarrollo embrionariopara que el defecto no se transmita a las generaciones futuras.
El trabajo, que se describe en Naturaleza el 2 de agosto de 2017, es una colaboración entre el Instituto Salk, la Universidad de Salud y Ciencia de Oregón OHSU y el Instituto de Ciencias Básicas de Corea y podría allanar el camino para mejorar los resultados de la fertilización in vitro FIV, así como posibles curas paraalgunas de las miles de enfermedades causadas por mutaciones en genes individuales.
"Gracias a los avances en las tecnologías de células madre y la edición de genes, finalmente estamos comenzando a abordar las mutaciones que causan enfermedades que afectan potencialmente a millones de personas", dice Juan Carlos Izpisua Belmonte, profesor en el Laboratorio de Expresión Genética de Salk y autor correspondiente de"La edición de genes todavía está en su infancia, por lo que, aunque este esfuerzo preliminar fue seguro y efectivo, es crucial que continuemos con la mayor precaución, prestando la máxima atención a las consideraciones éticas".
Aunque las herramientas de edición de genes tienen el poder de curar potencialmente una serie de enfermedades, los científicos han actuado con cautela, en parte para evitar la introducción de mutaciones no deseadas en la línea germinal células que se convierten en óvulos o espermatozoides. Izpisua Belmonte está especialmente calificado para hablara la ética de la edición del genoma en parte porque, como miembro del comité de edición de genes humanos de las Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina, ayudó a redactar la hoja de ruta de 2016 "Edición del genoma humano: ciencia, ética y gobernanza".La investigación en el estudio actual cumple totalmente con las recomendaciones hechas en ese documento, y se adhiere estrechamente a las pautas establecidas por la Junta de Revisión Institucional de OHSU y los comités ad-hoc adicionales establecidos para la revisión científica y ética.
La miocardiopatía hipertrófica MCH es la causa más común de muerte súbita en atletas jóvenes sanos y afecta aproximadamente a 1 de cada 500 personas en general. Es causada por una mutación dominante en el gen MYBPC3, pero a menudo no se detecta hasta que no se detecta.Como las personas con una copia mutante del gen MYBPC3 tienen un 50 por ciento de posibilidades de transmitirlo a sus propios hijos, poder corregir la mutación en los embriones evitaría la enfermedad no solo en los niños afectados, sino también en sus descendientes.
Los investigadores generaron células madre pluripotentes inducidas a partir de una biopsia de piel donada por un hombre con HCM y desarrollaron una estrategia de edición de genes basada en CRISPR-Cas9 que apuntaría específicamente a la copia mutada del gen MYBPC3 para su reparación. El gen MYBPC3 mutado dirigidofue cortado por la enzima Cas9, permitiendo que los mecanismos de reparación del ADN de las células del donante arreglen la mutación durante la siguiente ronda de división celular utilizando una secuencia de ADN sintético o la copia no mutada del gen MYBPC3 como plantilla.
Utilizando técnicas de FIV, los investigadores inyectaron los componentes de edición de genes de mejor rendimiento en óvulos de donantes sanos recién fertilizados con esperma del donante. Luego analizaron todas las células en los embriones tempranos con una resolución de células individuales para ver qué tan efectiva fue la mutaciónreparado
Los científicos se sorprendieron de cuán seguro y eficiente fue el método. No solo se reparó un alto porcentaje de células embrionarias, sino que la corrección genética no indujo mutaciones fuera del objetivo detectables e inestabilidad del genoma, preocupaciones importantes paraedición de genes. Además, los investigadores desarrollaron una estrategia robusta para asegurar que la reparación ocurriera de manera consistente en todas las células del embrión las reparaciones irregulares pueden hacer que algunas células continúen portando la mutación.
"Aunque la tasa de éxito en células de pacientes cultivadas en un plato fue baja, vimos que la corrección genética parece ser muy robusta en embriones de los cuales una copia del gen MYBPC3 está mutada", dice Jun Wu, un miembro del personal de Salkcientífico y uno de los primeros autores del artículo. Esto se debió en parte a que, después de que CRISPR-Cas9 mediara el corte enzimático de la copia del gen mutado, el embrión inició sus propias reparaciones. En lugar de utilizar la plantilla de ADN sintético proporcionada, el equipo descubrió, sorprendentemente,que el embrión usó preferentemente la copia saludable disponible del gen para reparar la parte mutada. "Nuestra tecnología repara con éxito la mutación genética que causa la enfermedad al aprovechar una respuesta de reparación del ADN única para los embriones tempranos", dice Wu.
Izpisua Belmonte y Wu enfatizan que, aunque son prometedores, estos son resultados muy preliminares y será necesario realizar más investigaciones para garantizar que no ocurran efectos no deseados.
"Nuestros resultados demuestran el gran potencial de la edición de genes embrionarios, pero debemos continuar evaluando de manera realista los riesgos y los beneficios", agrega Izpisua Belmonte.
El trabajo futuro continuará evaluando la seguridad y efectividad del procedimiento y la eficacia de la técnica con otras mutaciones.
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Materiales proporcionado por Instituto Salk . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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