Investigadores de la Universidad de California Berkeley demuestran la eficacia de un nuevo método para introducir CRISPR en el interior de las células y reparan la mutación responsable de la distrofia muscular de Duchenne en un modelo en ratón.
Imaginemos que se rompe una tubería en nuestra casa. Llamamos a fontanero, que viene con todas las herramientas y piezas de repuesto necesarias para solucionar el problema. Mientras el técnico pueda acceder a la avería, ésta podrá ser reparada. Sin embargo, si algo le impide entrar en la casa, y más concretamente, en la zona donde está la tubería, no podrá hacer su trabajo y la avería persistirá. Un problema similar ocurre en la aplicación de la edición del genoma con fines terapéuticos. En la actualidad, los investigadores comienzan a tener herramientas capaces de modificar el ADN y reparar errores en el ADN de las células de pacientes con enfermedades hereditarias. No obstante, el potencial beneficio de la modificación del genoma se ve limitado porque los métodos para introducir los elementos necesarios en el interior de las células no son todavía muy eficaces.
El método más extendido y avanzado para liberar los componentes de la terapia génica en las células es la utilización de virus adenoasociados, que pueden diseñarse para contener los elementos necesarios. En el caso de utilizar el sistema CRISPR de edición genómica para modificar el ADN, hace falta introducir tres componentes: la nucleasa Cas9 que es la enzima encargada de cortar el ADN, el ARN guía que lleva a la nucleasa a la posición del ADN que se desea modificar (dónde Cas9 ejerce su función nucleasa y corta el ADN) y un fragmento de ADN que se utiliza como molde para introducir el cambio deseado. Estos tres componentes suponen más espacio del disponible en los virus adenoasociados y es necesario utilizar múltiples partículas virales para poder llevar a cabo terapia génica. A esta limitación se añade el hecho de que una proporción importante de la población presenta inmunidad frente a los virus adenoasociados y por tanto no puede recibir terapia génica basada en los mismos.
Componentes de CRISPR-Gold. Imagen: Murthy/Conboy/Nature Biomedical Engineering.
Para solucionar este problema, los investigadores diseñaron un vehículo especial para transportar los componentes del sistema CRISPR. El vector está compuesto de partículas de oro conjugadas con ADN que forman un complejo con Cas9, el ARN guía y el ADN molde y se rodean de un polímero endosómico disruptivo con carga positiva. CRISPR-Gold, como es denominado el vector, debido a su componente de oro, entra en la célula mediante endocitosis gracias al carácter catiónico del polímero. Una vez en el citoplasma de la célula el polímero activa la fragmentación de la vesícula endosomal, lo que libera los componentes de CRISPR en el interior celular, desde donde pueden acceder al núcleo para ejercer su función.
En el trabajo, los investigadores comprobaron la capacidad de CRISPR-Gold para acceder al interior de diferentes tipos celulares, así como para inducir la reparación homóloga del ADN, mecanismo utilizado por CRISPR para modificar el genoma. Además, para determinar su eficacia en un sistema in vivo el equipo utilizó CRISPR-Gold para corregir la mutación responsable de la distrofia muscular de Duchenne en un modelo en ratón. Tras inyectar las partículas con los componentes de CRISPR en el músculo de ratones modelo para la enfermedad, el equipo observó que se inducía la reparación homóloga del gen de la distrofina, lo que llevaba a que se expresara la proteína y mejorara parcialmente la función muscular de los ratones.
Los investigadores no detectaron una respuesta inmune dirigida hacia ningún componente del sistema CRISPR y los daños colaterales sobre el ADN se estimaron como mínimos.
Los resultados del trabajo presentan a CRISPR-Gold como un prometedor método para introducir sistemas de edición genómica en el interior de las células. “CRISPR-Gold es el primer ejemplo de vehículo que puede liberar todos los componentes de CRISPR necesarios para corregir mutaciones de genes, sin la utilización de virus,” señala Niren Murthy profesor en la Universidad de California Berkeley y uno de los directores del trabajo. “Estos experimentos sugieren que será posible desarrollar terapias CRISPR no virales que puedan corregir mutaciones genéticas de forma segura, por medio de reparación dirigida por homología simplemente desarrollando nanopartículas que pueden encapsular simultáneamente todos los componentes de CRISPR.”
Si bien los resultados con el modelo en ratón son muy positivos, todavía es temprano para su utilización en humanos y serán necesarios ensayos clínicos que confirmen su efectividad. Con este objetivo, algunos de los autores del trabajo han creado una startup enfocada en trasladar la tecnología CRISPR-Gold a humanos. Además, en la actualidad el equipo de Niren Murthy e Irina Conboy trabaja en desarrollar partículas CRISPR-Gold que puedan ser transportadas a los diferentes tejidos a través de la circulación sanguínea y que estén dirigidas a las células madre adultas, mejores candidatas para la modificación genética por sus propiedades de renovación.
“CRISPR-Gold y, más ampliamente, las partículas de CRISPR abren un nuevo camino hacia la liberación de herramientas de edición génica más seguras y controladas de forma precisa,” manifiesta Conboy, codirectora del trabajo. “En última instancia estas técnicas podrían ser desarrolladas en una nueva medicina para la distrofia muscular de Duchenne y un número de otras enfermedades genéticas.”
Referencia: Lee K, et al. Nanoparticle delivery of Cas9 ribonucleoprotein and donor DNA in vivo induces homology-directed DNA repair. Nat Biomed Eng. 2017. Doi: http://dx.doi.org/10.1038/s41551-017-0137-2
Amparo Tolosa, Genética Médica News
Fuente: CRISPR-Gold fixes Duchenne muscular dystrophy mutation in mice. http://news.berkeley.edu/
Imagen: Funcionamiento de CRISPR-Gold. Imagen: Murthy/Conboy/Nature Biomedical Engineering.
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