Los científicos de la Facultad de Medicina de la Universidad de Massachusetts han desarrollado una estrategia para editar y reparar un tipo particular de mutación genética asociada con microduplicaciones usando CRISPR / Cas9 y una vía de reparación de ADN rara vez utilizada. Descrito en Naturaleza , este enfoque para la edición de genes programable supera las ineficiencias previas en la corrección de genes.
"Es como presionar el botón de reinicio", dijo Scot A. Wolfe, PhD, profesor de biología molecular, celular y del cáncer. "No tenemos que agregar ningún material genético correctivo, en su lugar, la célula vuelve a unir el ADN menosla duplicación. Es un atajo para la corrección genética con potencial atractivo terapéutico ".
Las microduplicaciones son cambios en los cromosomas donde se copian o duplican pequeños segmentos de ADN. En ciertos genes, estas duplicaciones pueden conducir a lo que se denomina "mutaciones de desplazamiento de marcos", cuando el número de nucleótidos añadidos no es divisible por tres. Esto altera la traduccióndel gen en proteína, lo que causa una pérdida de la función. Las mutaciones de cambio de cuadro resultantes de las microduplicaciones causan hasta 143 enfermedades diferentes, incluida la distrofia muscular de la cintura y las extremidades, el síndrome de Hermansky-Pudlak y Tay-Sachs.
Dr. Wolfe, co-investigador de la Naturaleza estudio, es un experto en CRISPR / Cas9 y otros métodos programables de edición de genes basados en nucleasas. La mayoría de estas técnicas requieren generar una ruptura de las cadenas de ADN en el gen defectuoso y la introducción de material genético correctivo. La nueva secuenciase inserta en la ruptura y se repara mediante un mecanismo de reparación de ADN innato que se encuentra en las células conocidas como la vía de reparación dirigida por homología. Aunque terapéuticamente prometedor, este método de corrección de genes puede ser ineficiente y tiene otros desafíos técnicos.
Wolfe y el co-investigador Charles P. Emerson Jr., PhD, profesor de neurología, director del Centro de Distrofia Muscular Wellstone en la Facultad de Medicina de la Universidad de Massachusetts y experto en desarrollo de músculo esquelético y distrofias musculares, creían que podría haber másEnfoque directo para corregir las enfermedades causadas por las microduplicaciones, razonaron que si la vía de unión final mediada por microhomología MMEJ pudiera aprovecharse efectivamente, en lugar de la vía de reparación dirigida por homología, eliminaría la secuencia duplicada y restablecería la secuencia funcional del gen.Menos eficiente y más raro que otros mecanismos de reparación celular, la vía MMEJ a menudo produce supresiones a ambos lados de la ruptura y es responsable de realizar un pequeño porcentaje de reparaciones de ADN, menos del 10 por ciento según algunas estimaciones.
El Dr. Emerson tenía un objetivo de enfermedad prometedor para evaluar la viabilidad de este enfoque de edición: distrofia muscular de la cintura escapular tipo 2G LGMD2G causada por una microduplicación en el gen TCAP. Los laboratorios Emerson y Wolfe trataron células madre pluripotentes generadas a partir deun paciente LGMD2G con una nucleasa de Strepetococcus pyogenesCas9 SpCas9 para atacar una ruptura de ADN cerca del centro de la microduplicación en el gen TCAP. Como predijeron, el mecanismo de reparación MMEJ eliminó una copia de la microduplicación, uniendo nuevamente el ADN de manera efectivanotablemente alta eficiencia, omitiendo el material genético mutado y restaurando el gen para permitir que se produzca la proteína TCAP normal.
"La simplicidad y la eficiencia de la edición del gen de microduplicación del gen TCAP fue un momento de descubrimiento muy emocionante, y presentó una oportunidad única para desarrollar una terapia para LGMD 2G, que actualmente no se puede tratar, y este se ha convertido en nuestro objetivo inmediato", Emersondijo.
¿Cuántas enfermedades son causadas por microduplicaciones que podrían tratarse con la edición del gen de nucleasa MMEJ? Colaborando con Christian Mueller, PhD, profesor asociado de pediatría, el equipo demostró que las microduplicaciones en el gen HPS1 asociadas con el síndrome de Hermanksy-Pudlak tipo 1 podrían corregirseen células de pacientes. Oliver King, PhD, profesor asistente de neurología, desarrolló herramientas computacionales para buscar bases de datos del genoma humano e identificó notablemente 143 microduplicaciones asociadas a enfermedades que serían tratables utilizando su enfoque Cas9-MMEJ.
"Desde este modesto comienzo, creemos que la simplicidad, confiabilidad y eficacia de la estrategia terapéutica basada en MMEJ puede permitir el desarrollo de terapias de corrección génica basadas en nucleasas para muchas enfermedades actualmente no tratables", dijo Wolfe.
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Materiales proporcionado por Escuela de Medicina de la Universidad de Massachusetts . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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