Un equipo de investigadores de la City University of Hong Kong CityU y el Karolinska Institutet ha desarrollado recientemente una nueva proteína que puede ayudar a aumentar la precisión de la focalización en el proceso de edición del genoma. Se cree que sería útil para futuras terapias génicas enhumanos, que requieren alta precisión.
CRISPR repeticiones palindrómicas cortas agrupadas regularmente interespaciadas -Cas9 es una tecnología prometedora de edición de genes que podría tener amplias aplicaciones, desde curar muchas enfermedades genéticas hasta desarrollar cultivos tolerantes a la sequía. Ensayos clínicos del uso de CRISPR-Cas9 para tratar cánceres, sangretrastornos y enfermedades oculares están en curso.
Reparación de defectos genéticos en el sitio
CRISPR-Cas9 se considera una herramienta poderosa en la edición de genes porque ha simplificado la modificación o edición de genes. A diferencia de la terapia génica tradicional, en la que se introducen copias adicionales del gen normal en las células, CRISPR-Cas9 "repara" los defectos ensitio eliminando el ADN problemático o corrigiéndolo para restaurar las funciones genéticas normales.
Durante el proceso, la enzima Cas9 es responsable de localizar el ADN problemático en todo el genoma antes de realizar modificaciones. Pero se descubre que a veces puede no ser lo suficientemente preciso y pueden ocurrir modificaciones del ADN en lugares no deseados del genoma.Las modificaciones de los genomas podrían conducir potencialmente a consecuencias graves, como cánceres, como sucedió en los ensayos iniciales de terapia génica hace años. Por lo tanto, es importante dejar que CRISPR-Cas9 haga la "cirugía molecular" en el genoma con precisión.
Actualmente, hay dos versiones de Cas9, a saber, SpCas9 que significa nucleasa Cas9 de la bacteria Streptococcus pyogenes y SaCas9 nucleasa Cas9 de Staphylococcus aureus , que se utilizan comúnmente en CRISPR.Ambos tienen un cierto nivel de imprecisión o efecto fuera del objetivo.Los investigadores ya han diseñado variantes de SpCas9, es decir, SpCas9 modificado, para mejorar la precisión de la orientación de SpCas9.Pero puede ser demasiado grande para caber en el vector de administración pequeño llamado vector viral adenoasociado AAV que se usa comúnmente para la terapia génica in vivo.
Por el contrario, SaCas9 es mucho más pequeño que SpCas9 y se puede empaquetar fácilmente en los vectores AAV con carga útil limitada para entregar componentes de edición de genes in vivo. Sin embargo, no hay disponible ninguna variante de SaCas9 con alta precisión de focalización en todo el genoma.
SaCas9-HF mejoró dramáticamente la precisión de la focalización en todo el genoma
En una investigación reciente dirigida por el Dr. Zheng Zongli, profesor asistente del Departamento de Ciencias Biomédicas en CityU y el Centro Ming Wai Lau de Medicina Reparativa del Instituto Karolinska en Hong Kong, y el Dr. Shi Jiahai, Profesor Asistente del Departamento de Ciencias Biomédicas enCityU, el equipo ha diseñado con éxito SaCas9-HF, una variante de CRISPR Cas9 que tiene una alta precisión en la orientación de todo el genoma en células humanas sin comprometer la eficiencia en el objetivo.
El hallazgo del equipo de investigación se basó en una evaluación rigurosa de 24 ubicaciones genéticas humanas específicas comparando el SaCas9 original sin modificar tipo salvaje y el nuevo SaCas9-HF. Para aquellos objetivos que tienen secuencias muy similares en el genoma y, por lo tanto, propensos a apagarse-La edición del objetivo por la enzima de tipo salvaje, SaCas9-HF redujo la actividad fuera del objetivo en aproximadamente un 90%. Para muchos de esos objetivos con una edición relativamente menos fuera del objetivo por la enzima de tipo salvaje, SaCas9-HF produjo casi ningún resultado detectableactividad fuera del objetivo.
Una alternativa a las aplicaciones de edición del genoma SaCas9
"Nuestro desarrollo de este nuevo SaCas9 proporciona una alternativa a la caja de herramientas Cas9 de tipo salvaje, donde se necesita una edición del genoma de alta precisión. Será particularmente útil para la terapia génica futura utilizando vectores AAV para administrar 'fármaco' de edición del genoma in vivo ysería compatible con la última plataforma CRISPR de 'edición principal', que puede 'buscar y reemplazar' los genes objetivo ", dijo el Dr. Zheng.
Los resultados de la investigación se publicaron en una revista científica Actas de la Academia Nacional de Ciencias PNAS titulado "Diseñado racionalmente Staphylococcus aureus Cas9 nucleasas con alta especificidad en todo el genoma. "El Dr. Shi y el Dr. Zheng son los autores correspondientes del artículo. Los primeros autores son el estudiante de doctorado Tan Yuanyan del Departamento de Ciencias Biomédicas de CityU y el Asistente de Investigación Senior Dr. Athena HY Chu de Ming WaiLau Center for Reparative Medicine MWLC en Karolinska Institutet en Hong Kong.
Otros miembros del equipo de investigación incluyen al Dr. Xiong Wenjun de CityU, profesor asistente del Departamento de Ciencias Biomédicas, asistente de investigación Bao Siyu ahora en MWLC, estudiantes de doctorado Hoang Anh Duc y Firaol Tamiru Kebede, y el profesor Ji Mingfang del Hospital Popular de Zhongshan.
El estudio fue apoyado por CityU, el Centro Ming Wai Lau de Medicina Reparativa, la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, el Consejo de Investigación Sueco, el Fondo de Innovación y Tecnología del Gobierno de Hong Kong, el Fondo de Investigación Médica y de Salud de Hong Kong, Hong KongResearch Grants Council, Shenzhen Science and Technology Innovation Fund y Sanming Project of Medicine en Shenzhen, China.
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Materiales proporcionados por Universidad de la ciudad de Hong Kong . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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