Estudios recientes han sugerido una barrera potencial para hacer que los tratamientos de edición de genes CRISPR sean una opción viable para los trastornos hereditarios relacionados con la sangre, como la anemia falciforme, la talasemia y los síndromes de inmunodeficiencia primaria. Las células madre pueden responder a la edición de sus genes cerrando- y tratar de sortear este obstáculo podría aumentar el riesgo de cáncer.
Ahora, un estudio de investigadores en Italia ha sugerido que podría haber una forma de evitar estas complicaciones. El equipo descubrió que el uso de una tecnología de edición de genes más precisa que induce menos interrupciones en el ADN puede mantener la respuesta al daño natural de las células madrevías bajo control. Los resultados se publican el 21 de marzo en la revista Célula madre celular .
"La edición del genoma es una estrategia muy poderosa para la ingeniería genética precisa de las células madre, pero requiere un procedimiento complejo", dice el coautor principal Pietro Genovese, científico del Instituto de Terapia Genética San Raffaele Telethon en Milán ".su tremendo potencial terapéutico y los continuos avances en el perfeccionamiento de las plataformas de edición de genes, las consecuencias funcionales del proceso de edición aún no se han dilucidado por completo ".
Una de las barreras para una edición exitosa del genoma es p53, una proteína que a menudo se llama "la guardiana del genoma" debido a su papel en la conservación de la estabilidad del ADN y la prevención de mutaciones. Cuando CRISPR edita genes, corta amboshebras de ADN en ubicaciones particulares. Pero estas roturas de doble hebra pueden indicarle a p53 que algo está mal. La proteína luego entra en acción y evita que las células proliferen. Esto es lo contrario de lo que se desea cuando las células se usan como un potencialSin embargo, cerrar permanentemente el p53 para prevenir este mecanismo de defensa puede conducir a la formación de tumores; el p53 defectuoso ha sido implicado en aproximadamente la mitad de todos los cánceres.
El equipo de Milán encontró una forma de evitar esta consecuencia no deseada. La edición de genes utiliza nucleasas como "tijeras genéticas" para inducir roturas de ADN, seguido de un vector viral adenoasociado que proporciona la secuencia correctiva. Pero cuando estas tijeras no son lo suficientemente específicas, pueden cortar el ADN en muchos lugares adicionales. Los investigadores utilizaron una combinación de nucleasas y vectores altamente específicos para introducir solo la ruptura deseada en el ADN de las células madre / progenitoras hematopoyéticas HSPC.
"Mostramos que el impacto de la edición de genes en HSPC depende en gran medida de la precisión de la nucleasa de diseño utilizada", dice Luigi Naldini, otro coautor del estudio y director del Instituto de Terapia Genética San Raffaele Teletón ".las nucleasas no son muy específicas y, por lo tanto, cortan el ADN no solo en el objetivo deseado sino también en algunos sitios adicionales fuera del objetivo, vemos una respuesta de p53 robusta y prolongada que conduce a efectos perjudiciales hasta un arresto celular irreversible.
"Por otro lado", agrega, "si la nucleasa es altamente específica - y usamos reactivos altamente purificados y protocolos optimizados - solo vemos un efecto transitorio sobre la proliferación celular. Esto parece ser completamente reversible y compatiblecon mantenimiento de las importantes propiedades biológicas de las células madre hematopoyéticas ".
"Estudios anteriores señalaron el riesgo teórico de seleccionar mutaciones inactivadoras de p53 tras la edición, destacando así un posible riesgo tumorigénico asociado con los procedimientos de edición de genes de una manera que podría poner en peligro su potencial terapéutico", dice Raffaella Di Micco, del estudiotercer coautor principal, que dirige un laboratorio en el Instituto de Terapia Genética de San Raffaele Telethon. "Nuestro trabajo muestra que los HSPC toleran bien una o unas pocas roturas de ADN, con solo activación transitoria de p53 y un impacto limitado en su funcionalidad principalmente se manifiestade proliferación retardada. Esta respuesta celular es un poco más prolongada cuando se usan "tijeras genéticas" altamente específicas en combinación con vectores virales adenoasociados que entregan la secuencia de ADN correctiva. Sin embargo, si inactivamos transitoriamente la respuesta p53 durante la edición de genes, podemos contrarrestareste efecto y mejorar el rendimiento de las células editadas, sin indicación de mutaciones aumentadas o inestabilidad del genoma ".
"El otro gran desafío de la edición de genes en HSPC ha sido la eficacia relativamente baja de la recombinación homóloga en HSPC, que se requiere para introducir la secuencia correctiva entregada por la plantilla de reparación", concluye Naldini. "Este obstáculo ahora se ha aliviado sustancialmentepor nuevas técnicas descritas en nuestro y otros artículos recientes "
Los investigadores dicen que este trabajo proporciona evidencia molecular de la viabilidad y eficacia de la ingeniería genética en HSPC. Esto les da confianza de que la tecnología se traducirá con éxito a ensayos en humanos.
Este trabajo fue apoyado por subvenciones de Telethon, el Ministerio de Salud de Italia y el Programa de Ciencia Humana Fronteriza HFSP Beca a largo plazo / multidisciplinaria. También fue apoyado por un programa ATIP-Avenir Inserm / CNRS,Francia, la Asociación Francesa de Investigación del Cáncer fundación ARC, Francia, una beca piloto y de semillas de Ospedale San Raffaele, y una beca FIRC-AIRC para Italia.
Luigi Naldini ha recibido fondos de Editas Medicine para un proyecto colaborativo de edición de genes distinto del trabajo reportado aquí. También es miembro del consejo científico asesor de Sangamo Therapeutics. Luigi Naldini y Pietro Genovese son inventores de patentes relacionadas con la aplicación de la edición de genesen la terapia génica HSPC, propiedad y administrada por el Instituto Científico San Raffaele y la Fundación Telethon, incluida una solicitud de patente sobre el uso del inhibidor de p53 en la edición génica presentada recientemente por varios de los autores en este estudio.
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