Utilizando una versión modificada del sistema de edición del genoma CRISPR, los investigadores del MIT han desarrollado una nueva forma de detectar genes que protegen contra enfermedades específicas.
CRISPR se usa normalmente para editar o eliminar genes de células vivas. Sin embargo, el equipo del MIT lo adaptó para activar o desactivar aleatoriamente distintos conjuntos de genes en grandes poblaciones de células, lo que permite a los investigadores identificar genes que protegen las células de una proteína asociadacon enfermedad de Parkinson.
La nueva tecnología, descrita en la revista célula molecular , ofrece una nueva forma de buscar objetivos farmacológicos para muchas enfermedades, no solo el Parkinson, dice Timothy Lu, profesor asociado de ingeniería eléctrica y ciencias de la computación y de ingeniería biológica del MIT.
"El estado del arte en este momento apunta a dos o tres genes simultáneamente y luego analiza los efectos, pero creemos que quizás los conjuntos de genes que necesitan ser modulados para abordar algunas de estas enfermedades son en realidad más amplios que eso".dice Lu, quien es el autor principal del estudio.
Los autores principales del artículo son postdoc Ying-Chou Chen y el estudiante graduado Fahim Farzadfard.
Activar o desactivar genes
El sistema de edición del genoma CRISPR consiste en una enzima de corte de ADN llamada Cas9 y hebras cortas de guía de ARN que se dirigen a secuencias específicas del genoma, diciéndole a Cas9 dónde hacer sus cortes. Usando este proceso, los científicos pueden hacer mutaciones específicas en los genomasde animales vivos, ya sea eliminando genes o insertando otros nuevos.
En el nuevo estudio, el equipo del MIT desactivó la capacidad de corte de Cas9 y diseñó la proteína para que, después de unirse al sitio objetivo, reclute factores de transcripción proteínas necesarias para activar los genes.
Al entregar esta versión de Cas9 junto con la cadena de ARN guía en células individuales, los investigadores pueden apuntar a una secuencia genética por célula. Cada ARN guía puede golpear un solo gen o múltiples genes, dependiendo de la secuencia guía particular. Esto permite a los investigadorespara seleccionar aleatoriamente todo el genoma en busca de genes que afecten la supervivencia celular.
"Lo que decidimos hacer fue adoptar un enfoque completamente imparcial en el que, en lugar de apuntar a genes individuales de interés, expresemos guías aleatorias dentro de la célula", dice Lu. "Con ese enfoque, podemos detectar los ARN guía que tienenactividades protectoras inusualmente fuertes en un modelo de enfermedad neurodegenerativa "
Los investigadores desplegaron esta tecnología en células de levadura que están genéticamente modificadas para producir en exceso una proteína asociada con la enfermedad de Parkinson, conocida como alfa-sinucleína. Esta proteína, que forma grupos en el cerebro de los pacientes con Parkinson, normalmente es tóxica para las células de levadura.
Usando esta pantalla, el equipo del MIT identificó una cadena de ARN guía que tuvo un efecto muy poderoso, manteniendo las células vivas de manera mucho más efectiva que cualquiera de los genes individuales que previamente se ha descubierto que protegen este tipo de células de levadura.
El análisis genético adicional reveló que muchos de los genes activados por esta guía de la cadena de ARN son proteínas chaperonas, que ayudan a otras proteínas a plegarse en la forma correcta. Los investigadores plantean la hipótesis de que estas proteínas chaperonas pueden ayudar al plegamiento adecuado de la alfa sinucleína, quepodría evitar que se formen grumos.
Otros genes activados por el ARN guía codifican proteínas mitocondriales que ayudan a las células a regular su metabolismo energético, y trafican proteínas que están involucradas en el empaquetado y el transporte de otras proteínas. Los investigadores ahora están investigando si el ARN guía activa cada uno de estos genes individualmente osi activa uno o más genes reguladores que luego activan los otros.
efectos protectores
Una vez que los investigadores identificaron estos genes en la levadura, probaron los equivalentes humanos en neuronas humanas, cultivadas en una placa de laboratorio, que también producen en exceso la sinucleína alfa. Estos genes humanos también protegían contra la muerte inducida por alfa-sinucleína, lo que sugiere que podríanvale la pena probar como tratamientos de terapia génica para la enfermedad de Parkinson, dice Lu.
El laboratorio de Lu ahora está utilizando este enfoque para detectar genes relacionados con otros trastornos, y los investigadores ya han identificado algunos genes que parecen proteger contra ciertos efectos del envejecimiento.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Anne Trafton. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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