Ilustración del complejo de edición de genes CRISPR-Cas9 (rosa y morado) unido al ADN (hélice)
Biblioteca de fotografías científicas/Alamy
Imagínense si, en lugar de entregar un folleto individualmente en cada casa, un trabajador postal simplemente tuviera que entregar uno a un voluntario en cada cuadra, quien luego lo fotocopiara y repartiera copias a los vecinos. Ese empleado postal haría llegar folletos a un número muchísimo mayor de hogares de esa manera. Los biólogos esperan que un enfoque similar pueda mejorar la edición de genes en el tratamiento de todo tipo de afecciones.
La idea es que cada célula del cuerpo que reciba la entrega inicial haga muchas copias de la maquinaria de edición de genes y transmita la mayoría de ellas a sus vecinas, amplificando el efecto. Esto significa que se podrían realizar cambios para corregir enfermedades en el ADN de más células.
En pruebas en ratones, Wayne Ngo de la Universidad de California, Berkeley, y sus colegas, incluida la pionera de la edición de genes CRISPR, Jennifer Doudna, lograron triplicar el número de células hepáticas que se editaron utilizando este enfoque.
“Básicamente, lo que estamos haciendo es instruir a la primera célula que recibe nuestras instrucciones para que produzca una pequeña partícula de lípidos que empaquete [the CRISPR machinery] en él, de modo que esa primera célula se convierta en una fábrica que luego pueda enviar estos pequeños paquetes a otras células”, dice Ngo.
El primer tratamiento CRISPR aprobado, para la anemia de células falciformes, consiste en extraer células madre sanguíneas de un individuo y editarlas fuera del cuerpo antes de reemplazarlas. Pero se trata de un tratamiento personalizado y, por tanto, extremadamente caro. En cambio, varios ensayos en curso implican editar directamente células del cuerpo, utilizando un editor de genes que funcionará para muchas personas.
El gran desafío es encontrar formas de llevar la maquinaria CRISPR a una proporción suficientemente alta de células específicas del cuerpo. “Para curar la anemia falciforme, sabemos que necesitamos editar alrededor del 20 por ciento de [blood] células madre”, dice Ngo. “Ha sido muy, muy difícil alcanzar ese 20 por ciento”.
Esto significa que si una entrega inicial alcanzara sólo el 10 por ciento de las células madre sanguíneas, pero pudiera amplificarse localmente hasta alcanzar el 30 por ciento, podría marcar la diferencia entre el éxito y el fracaso.
Para lograr la amplificación, Ngo recurrió a una proteína que ayuda a que un virus brote de las células. Una vez producidas en una célula, estas proteínas se unen tanto con la membrana celular como entre sí, formando un pequeño saco o vesícula que se desprende de una célula y puede fusionarse con otras.
Si estas proteínas virales están físicamente vinculadas a la proteína de edición del gen CRISPR Cas9, entonces la proteína Cas9 (y el ARN que la guía hacia su objetivo) se empaquetarán en las vesículas y se transportarán a otras células.
Para probar la idea, el equipo creó un fragmento de ADN que codifica las proteínas virales Cas9. Cuando el ADN se inyectó bajo presión en el hígado de ratones, llegó a sólo el 4 por ciento de las células, pero, en general, el 12 por ciento de las células fueron editadas genéticamente.
Para tratar a las personas, la maquinaria de edición de genes se implementaría de otras maneras. El método de inyección sólo se utilizó como prueba de principio. “No es particularmente eficiente, pero demuestra que nuestro sistema marca la diferencia”, dice Ngo. “La triple amplificación es un excelente punto de partida. Creo que hace que algunos de nuestros sistemas de administración actuales sean lo suficientemente buenos para tratar algunas enfermedades. Más podría ser mejor, por lo que estamos explorando activamente estrategias para hacerlo también”.
Además de una mayor eficiencia, la edición de genes amplificados también podría permitir el uso de dosis más bajas, lo que haría los tratamientos más seguros.
Los biólogos han estado explorando estos métodos de formación de vesículas durante décadas, dice Gaetan Burgio de la Universidad Nacional Australiana en Canberra, pero el equipo de Ngo puede ser el primero en demostrar que funcionan en animales para la edición de genes. Sin embargo, Burgio dice que los investigadores tienen más trabajo por hacer para confirmar sus resultados. “Es necesario aplicar controles y medidas adecuados para demostrar realmente sus afirmaciones”, afirma.
Ya existen vacunas experimentales de ARNm autoamplificadoras, en las que los ARNm entregados a las células codifican la maquinaria que produce más copias de los ARNm de la vacuna. La idea es hacer que las vacunas de ARNm sean más seguras y económicas, porque se necesitan dosis más bajas. Sin embargo, en este caso, los ARNm adicionales permanecen dentro de las células donde se producen.
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