Los científicos de la Universidad de California, Berkeley, han diseñado una nueva forma de administrar la tecnología de edición de genes CRISPR-Cas9 dentro de las células y han demostrado en ratones que la tecnología puede reparar la mutación que causa la distrofia muscular de Duchenne, un desgaste muscular graveUn nuevo estudio muestra que una sola inyección de CRISPR-Gold, como se llama el nuevo sistema de administración, en ratones con distrofia muscular de Duchenne condujo a una tasa de corrección 18 veces mayor y un aumento de dos veces en la fuerza y la agilidadprueba en comparación con los grupos de control.
Desde 2012, cuando la coautora del estudio, Jennifer Doudna, profesora de biología molecular y celular y de química en UC Berkeley, y su colega Emmanuelle Charpentier, del Instituto Max Planck de Infección Biológica, reutilizaron la proteína Cas9 para crear un producto barato,editor de genes preciso y fácil de usar, los investigadores han esperado que las terapias basadas en CRISPR-Cas9 algún día revolucionen el tratamiento de enfermedades genéticas. Sin embargo, desarrollar tratamientos para enfermedades genéticas sigue siendo un gran desafío en la medicina. Esto se debe a que la mayoría de las enfermedades genéticas puedense cure solo si la mutación genética que causa la enfermedad se corrige de nuevo a la secuencia normal, y esto es imposible de hacer con la terapéutica convencional.
CRISPR / Cas9, sin embargo, puede corregir las mutaciones genéticas cortando el ADN mutado y activando la reparación del ADN dirigida por homología. Sin embargo, las estrategias para administrar de forma segura los componentes necesarios Cas9, guía el ARN que dirige Cas9 a un gen específico y el ADN del donante en las células deben desarrollarse antes de que se pueda realizar el potencial de la terapéutica basada en CRISPR-Cas9. Una técnica común para administrar CRISPR-Cas9 en las células emplea virus, pero esa técnica tiene una serie de complicaciones. CRISPR-Gold no necesita virus.
En el nuevo estudio, la investigación dirigida por los laboratorios de los profesores de bioingeniería de Berkeley, Niren Murthy e Irina Conboy, demostró que su enfoque novedoso, llamado CRISPR-Gold porque las nanopartículas de oro son un componente clave, puede proporcionar Cas9, la proteína que se une y cortaADN: junto con el ARN guía y el ADN del donante en las células de un organismo vivo para reparar una mutación genética.
"CRISPR-Gold es el primer ejemplo de un vehículo de entrega que puede entregar todos los componentes CRISPR necesarios para corregir mutaciones genéticas, sin el uso de virus", dijo Murthy.
El estudio fue publicado el 2 de octubre en la revista Ingeniería biomédica de la naturaleza .
CRISPR-Gold repara mutaciones de ADN a través de un proceso llamado reparación dirigida por homología. Los científicos han luchado por desarrollar terapias basadas en reparaciones dirigidas por homología porque requieren actividad en el mismo lugar y tiempo que la proteína Cas9, una guía de ARN que reconoce la mutacióny ADN del donante para corregir la mutación.
Para superar estos desafíos, los científicos de Berkeley inventaron un recipiente de entrega que une todos estos componentes, y luego los libera cuando el recipiente está dentro de una amplia variedad de tipos de células, lo que desencadena la reparación dirigida por homología. Las nanopartículas de oro CRISPR-Gold cubrendonante de ADN y también se une a Cas9. Cuando se inyectan en ratones, sus células reconocen un marcador en CRISPR-Gold y luego importan el recipiente de entrega. Luego, a través de una serie de mecanismos celulares, CRISPR-Gold se libera en el citoplasma de las células y se separa, liberando rápidamente Cas9 y el ADN del donante.
Una sola inyección de CRISPR-Gold en el tejido muscular de ratones que modelan la distrofia muscular de Duchenne restauró el 5,4 por ciento del gen de la distrofina, que causa la enfermedad, en la secuencia de tipo salvaje o normal. Esta tasa de corrección fue aproximadamente 18 vecesmayor que en ratones tratados con Cas9 y ADN de donantes por sí mismos, que experimentaron solo una tasa de corrección de 0.3 por ciento.
Es importante destacar que los autores del estudio señalan que CRISPR-Gold restableció fielmente la secuencia normal de distrofina, que es una mejora significativa sobre los enfoques publicados anteriormente que solo eliminan la parte defectuosa del gen, lo que lo hace más corto y convierte una enfermedad en otra más leveenfermedad.
CRISPR-Gold también fue capaz de reducir la fibrosis tisular, el sello distintivo de las enfermedades en las que los músculos no funcionan correctamente y una mayor fuerza y agilidad en ratones con distrofia muscular de Duchenne. Los ratones tratados con CRISPR-Gold mostraron un aumento de dos vecesen tiempo de espera en una prueba común para la fuerza y agilidad del ratón, en comparación con los ratones inyectados con un control.
"Estos experimentos sugieren que será posible desarrollar terapias CRISPR no virales que puedan corregir de manera segura las mutaciones genéticas, mediante el proceso de reparación dirigida por homología, simplemente desarrollando nanopartículas que puedan encapsular simultáneamente todos los componentes CRISPR", Murthydijo.
El estudio encontró que el enfoque de CRISPR-Gold para la administración de proteínas Cas9 es más seguro que la administración viral de CRISPR, que, además de la toxicidad, amplifica los efectos secundarios de Cas9 a través de la expresión continua de esta enzima que corta el ADN. Cuando el equipo de investigación probóCon la capacidad de edición de genes de CRISPR-Gold en ratones, encontraron que CRISPR-Gold corrigió eficientemente la mutación de ADN que causa la distrofia muscular de Duchenne, con un daño colateral mínimo al ADN.
Los investigadores cuantificaron el daño de ADN fuera del objetivo de CRISPR-Gold y encontraron niveles de daño similares a los de un error de secuenciación de ADN típico en una célula típica que no estuvo expuesta a CRISPR 0.005 - 0.2 por ciento. Para evaluar la posible inmunogenicidad,Se analizaron los perfiles de citoquinas del torrente sanguíneo de ratones 24 horas y dos semanas después de la inyección de CRISPR-Gold. CRISPR-Gold no causó una regulación positiva aguda de las citocinas inflamatorias en plasma, después de múltiples inyecciones, o pérdida de peso, lo que sugiere que CRISPR-El oro se puede usar varias veces de manera segura y tiene una alta ventana terapéutica para la edición de genes en el tejido muscular.
"CRISPR-Gold y, más ampliamente, las nanopartículas CRISPR-abren una nueva forma para la entrega segura y controlada de herramientas de edición de genes", dijo Conboy. "En última instancia, estas técnicas podrían convertirse en un nuevo medicamento para la distrofia muscular de Duchenne"y una serie de otras enfermedades genéticas "
Se necesitará un ensayo clínico para discernir si CRISPR-Gold es un tratamiento efectivo para enfermedades genéticas en humanos. Los coautores del estudio Kunwoo Lee y Hyo Min Park han formado una nueva empresa, GenEdit Murthy tiene una participación en la propiedad deGenEdit, que se centra en la traducción de la tecnología CRISPR-Gold en humanos. Los laboratorios de Murthy y Conboy también están trabajando en la próxima generación de partículas que pueden enviar CRISPR a los tejidos desde el torrente sanguíneo y dirigirse preferentemente a las células madre adultas, quese consideran los mejores objetivos para la corrección de genes porque las células madre y las células progenitoras son capaces de editar, renovar y diferenciar genes.
"Las enfermedades genéticas causan niveles devastadores de mortalidad y morbilidad, y se necesitan nuevas estrategias para tratarlas", dijo Murthy. "CRISPR-Gold pudo corregir mutaciones genéticas que causan enfermedades in vivo, a través del suministro no viral deLa proteína Cas9, guía el ARN y el ADN del donante y, por lo tanto, tiene el potencial de convertirse en un agente terapéutico para el tratamiento de enfermedades genéticas ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Berkeley . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :