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Alternativas a CRISPR-Cas9: las nuevas herramientas de edición genética, más precisas y seguras

Hablar de CRISPR-cas9 es referirse a uno de los más grandes avances de la tecnología genética, en lo que a edición, reconfiguración y manipulación celular se refiere.

El sistema de edición de genes CRISPR-Cas9 ha demostrado ser prometedor debido a su capacidad para actuar en la corrección y erradicación de algunas enfermedades causadas por imperfecciones genéticas, como la enfermedad de Huntington. Pero actualmente existe un temor creciente debido a los efectos inespecíficos en el genoma que amenazan su futuro desarrollo.

Científicos de la Universidad de Texas en Austin elevan su voz para proponer la sustitución de Cas9 con una proteína diferente, conocida como Cas12a, porque ha demostrado ser una mejor alternativa en el abordaje de las deficiencias de CRISPR.

Entonces ¿por qué elegir Cas12a? La respuesta que el equipo de la Universidad de Texas da es que su principal diferencia se encuentra en el tipo de acoplamiento que desarrollan Cas9 y Cas12a. 

CAas9 se fija en las primeras letras de su destino genómico, no leyendo el resto de posiciones a las que se debería de unir, ignorando así el resto de la escritura genética. Dando como resultado que, de existir discrepancias posteriores en la estructura del ADN, la enzima podría potencialmente pasarlo por alto y editar erróneamente una sección distinta del genoma y afectar a la salud del organismo.

En cambio, Cas12a procede de forma que comprueba cada par de bases en su destino genético y luego continúa avanzando, leyendo y asegurando la identidad de cada posición, posibilitando la corrección de los errores que puedan surgir. Este hecho ha sido demostrado por los investigadores de la Universidad de Texas en Austin y su investigación fue publicada en la revista Molecular Cell.

CRISPR actúa como unas tijeras moleculares con la capacidad de dividir y cortar todo tipo de secuencias de ADN en el genoma. Su actividad se desarrolla a través de Cas9, una enzima endonucleasa de ADN y que contiene un ARN guía, que la transporta hacia la secuencia de ADN complementaria y que está asociado con un sistema adaptivo o inmune bacteriano. Este proceso, lo realiza de manera específica, de modo que permite insertar cambios y crear nuevas configuraciones generando así una estructura totalmente nueva, por lo que el potencial de CRISPR-cas9, se encuentra en su enorme capacidad para el tratamiento de enfermedades producto de irregularidades genéticas.

Este proceso consta de dos pasos, siendo la primera etapa la vinculada al ARN guía, que se une y complementa la zona del ADN que se desea modificar mediante la actividad de la enzima Cas9 y los mecanismos de reparación.

De este modo, en la segunda etapa son activados los mecanismos endógenos de reparación del ADN, el cual ha sido fragmentado por Cas9, y como resultado de ello, en no pocos casos ocurre la aparición de mutaciones de inserción o eliminación, que cuando se encuentran localizadas dentro de un gen existe la potencial pérdida en la producción de la proteína que es reconfigurada.

La enzima Cas9 realiza cortes en las hebras de ADN de los genes sirviéndo de la especificidad de los sistemas de RNA guía CRISPR , pero el temor de los efectos inespecíficos es cada vez mayor.

 

La toxicidad de CRISPR: una preocupación creciente

El panorama de CRISPR en el futuro de la edición genética se presenta con la interrogante sobre si sus beneficios son tan prometedores como sus faltas, es por esto que la preocupación acerca de la seguridad en la terapia génica con CRISPR a motivado a los científicos de alrededor del mundo para proponer nuevos métodos que permitan mejorar la eficacia de esta tecnología.

A mediados de la primavera del presente año, un equipo multidisciplinario conformado por científicos de la Universidad de Stanford y el National Institute of Standards and Technology anunció que habían logrado desarrollar un nuevo sistema para la edición de genes bautizado como MAGESTIC, que ha sido diseñado para potenciar el proceso mediante el cual es reparado el ADN.

También, a principios del presente año, unos científicos de Polonia afirmaron que se encontraban diseñando una versión perfeccionada de CRISPR mediante el uso de una variante de Cas9 que divide una de las secuencias de ADN en lugar de dos, minimizando el riesgo potencial de generar deleciones inespecíficas del material genético.

No obstante, las preocupaciones sobre la seguridad continúan a pesar de que industria de edición genética mediante CRISPR está en aumento.

 

Un duro golpe a la industria de la terapia génica

En una investigación publicada en Nature Biotechnology, la cual sugirió que Cas9 tienen el potencial de ocasionar cambios genéticos indetectables provocó que los precios de las acciones de las principales empresas en la industria de terapias de edición genética mediante CRISPR experimentaran descensos, entre ellas CRISPR Therapeutics, Intellia Therapeutics Sangamo, sufriendo graves caídas en el precio de sus acciones. 

Estas nuevas publicaciones que exponen el potencial perjudicial de CRISPR evidenciando la aparición de modificaciones inesperadas en los genes, amenazan con retrasar los ensayos en humanos mediante CRISPR, que estaban contemplados para iniciar sus primeras fases de ensayos clínicos a finales del presente año.

 

Cas12a: ¿la alternativa definitiva? 

Decir que Cas12a es un nuevo descubrimiento, no es del todo cierto porque de hecho otros equipos en investigaciones posteriores han sugerido que tiene el potencial de ser más eficiente que Cas9, pero debido a que las evidencias en estas investigaciones no eran del todo concluyentes no adquirieron un carácter de relevancia.

Al respecto, para el equipo de la Universidad de Texas, debido a los nuevos desarrollos sobre Cas12a, es posible realizar pruebas que comprueben su eficacia, de modo que pueda crearse un nuevo concepto en la edición genética.

“En líneas generales, Cas12a es una alternativa más segura, pero aún existen áreas donde Cas12a se muestra sorprendentemente ciego ante ciertos desacoplamientos entre su ARN y su diana genómica”. Ilya Finkelstein, profesor asistente de las biociencias moleculares en la universidad de Texas.

Entonces, antes de utilizar Cas12a como la última herramienta de edición genética ¿no habría que demostrar su completa precisión y especificidad?

 

Presente y futuro de la edición genética

Actualmente la tecnología genética ha producido grandes avances y mejorado la calidad de vida de innumerables pacientes que padecían una amplia variedad de patologías. Estos resultados tan positivos, son los que han motivado a instituciones como el Broad Institute del MIT y Harvard, en Cambridge, USA,para crear iniciativas como el Zhang Lab  instituto de investigación dedicado al estudio de genómica para las ciencias biomédicas. De esta forma invierten buena parte de sus recursos económicos para la captación de nuevos talentos, apoyo en investigaciones y la potenciación de la ciencia genética.

Investigadores de Zhang lab han publicado recientemente en Science sus resultados acerca de una variante de Cas9 que han creado con un espacio de detección y comprobación de la diana genética expandido, a la que han llamado SpCas9-NG. Esta variante además puede reconocer NG PAMs relajados.

Es por ello, que su futuro es igual de alentador como su presente y se espera que las enfermedades genéticas e inmunológicas actuales, formen parte del pasado para las futuras generaciones.

No obstante, aún quedan muchas dudas sin resolver sobre su verdadera utilidad e implicaciones éticas para su aplicación en seres humanos, es por ello que el camino de la ingeniería genética se presenta largo y con baches que se interponen en su trayecto.

 

¿Cuál es tu opinión sobre la capacidad de procesado de las enzimas CRISPR-cas9 o Cas12a? ¿has tenido alguna experiencia en el laboratorio? Deja tu comentario sobre qué opinas sobre el potencial de la edición genética y su actual estado.

 

Image credits: Anusorn Nakdee, Soleil Nordic / shutterstock.com 

Referencias

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