El sistema de edición del genoma CRISPR se ha convertido en una herramienta de gran importancia en la investigación médica y, en última instancia, podría tener un impacto significativo en campos como la agricultura, la bioenergía y la seguridad alimentaria.
El sistema de selección puede viajar a diferentes puntos del genoma, guiado por una secuencia corta de ARN, donde una enzima de corte de ADN conocida como Cas9 realiza las ediciones deseadas.
Sin embargo, a pesar del éxito considerable de la herramienta de edición de genes, CRISPR-Cas9 sigue siendo limitado en la cantidad de ubicaciones que puede visitar en el genoma.
Esto se debe a que CRISPR necesita una secuencia específica que flanquea la ubicación objetivo en el genoma, conocida como motivo adyacente protospacer, o PAM, para permitirle reconocer el sitio.
Por ejemplo, la enzima Cas9 más utilizada, Streptococcus pyogenes Cas9 SpCas9, requiere dos nucleótidos G como su secuencia PAM, lo que restringe significativamente el número de ubicaciones a las que puede apuntar, a alrededor del 9.9 por ciento de los sitios en el genoma.
Hasta ahora, solo hay un puñado de enzimas CRISPR con requisitos mínimos de PAM, lo que significa que pueden apuntar a una gama más amplia de ubicaciones.
Ahora los investigadores del MIT Media Lab, liderados por Joseph Jacobson, profesor de artes y ciencias de los medios y jefe del grupo de investigación Molecular Machines, han descubierto una enzima Cas9 que puede dirigirse a casi la mitad de las ubicaciones en el genoma, ampliándose significativamentesu uso potencial. Reportan sus hallazgos en el Avances científicos .
"CRISPR es como un sistema postal muy preciso y eficiente, que puede llegar a cualquier lugar al que desee ir con mucha precisión, pero solo si el código postal termina en cero", dice Jacobson. "Por lo tanto, es muy preciso y específico, perote limita enormemente en el número de ubicaciones a las que puedes ir "
Para desarrollar un sistema CRISPR más general, los investigadores implementaron algoritmos computacionales para realizar una búsqueda bioinformática de secuencias bacterianas, para determinar si había enzimas similares con requisitos de PAM menos restrictivos.
Para llevar a cabo la búsqueda, los investigadores desarrollaron una herramienta de software de análisis de datos, que llamaron SPAMALOT Búsqueda de PAM por alineación de objetivos.
Esto reveló una serie de posibles enzimas interesantes, pero no un ganador claro. Entonces, el equipo construyó versiones sintéticas de los CRISPR en el laboratorio para evaluar su rendimiento.
Descubrieron que la enzima más exitosa, una Cas9 de Streptococcus canis ScCas9, era sorprendentemente similar a la enzima Cas9 ya ampliamente utilizada, según el coautor principal Pranam Chatterjee, un estudiante graduado en Media Lab, quien realizóla investigación junto con el estudiante de posgrado Noah Jakimo.
"La enzima se ve casi idéntica a la que se descubrió originalmente ... pero puede apuntar a secuencias de ADN que la enzima comúnmente utilizada no puede", dice Chatterjee.
En lugar de dos nucleótidos G como su secuencia PAM, la nueva enzima necesita solo una G, abriendo muchas más ubicaciones en el genoma.
Esto debería permitir que CRISPR apunte a muchas mutaciones específicas de la enfermedad que anteriormente estaban fuera del alcance del sistema.
Por ejemplo, un gen típico tiene alrededor de 1,000 bases de longitud, lo que les brinda a los investigadores una variedad de ubicaciones diferentes para apuntar si su objetivo es simplemente eliminar todo el gen, dice Jacobson.
Sin embargo, muchas enfermedades, como la anemia de células falciformes, son causadas por la mutación de una sola base, lo que hace que sean mucho más difíciles de detectar.
"La edición de bases no es solo una cuestión de golpear ese gen en cualquier lugar sobre las 1,000 bases y eliminarlo; es una cuestión de entrar y corregir, de una manera muy precisa, esa base que quieres cambiar".Jacobson dice.
"Debe poder ir a esa ubicación exacta, colocar su pieza de maquinaria CRISPR justo al lado, y luego con un editor base, otra proteína que está unida al CRISPR, entrar y reparar o cambiarla base ", dice.
La nueva herramienta CRISPR podría ser particularmente útil en tales aplicaciones.
"Estamos emocionados de poner ScCas9 en manos de la comunidad de edición del genoma y recibir sus comentarios para el desarrollo futuro", dice Chatterjee.
Los investigadores ahora esperan usar su técnica para encontrar otras enzimas que puedan expandir aún más el rango de selección del sistema CRISPR, sin reducir su precisión, según Jacobson.
"Nos sentimos seguros de poder ir tras cada dirección del genoma", dice.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Helen Knight. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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