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Corta y pega genético

Posted by on Ago 16, 2016 | 0 comments

Corta y pega genético

La herramienta de CRISPR-Cas9 permite a los científicos alterar genomas prácticamente a voluntad. Aclamado como dramáticamente más fácil, más barato y más versátil que las tecnologías anteriores, se ha abierto paso a través de los laboratorios de todo el mundo,con el objetivo de buscar nuevas aplicaciones en la medicina y la investigación básica.

Sin embargo, para toda la devoción, CRISPR-Cas9 tiene sus limitaciones. Es excelente en ir a un lugar determinado en el genoma y cortar allí, dice el bioingeniero Prashant Mali en la Universidad de California, San Diego. “Pero a veces su aplicación de interes exige un poco más.”

El celo con que los investigadores saltaron sobre un posible nuevo sistema de edición de gen llamado NgAgo a principios de este año revela un trasfondo de frustración con CRISPR-Cas9  y una unidad para encontrar alternativas. “Es un recordatorio de lo frágil que es cada nueva tecnología” dice George Church, genetista de la Escuela de Medicina de Harvard en Boston, Massachusetts.
NgAgo es sólo uno de una creciente biblioteca de herramientas de edición de genes. Algunas son variaciones sobre del CRISPR; otras ofrecen nuevas formas de editar genomas.

Un mini-me


CRISPR-Cas9 se puede usar un día para reescribir los genes responsables de enfermedades genéticas. Sin embargo, los componentes del sistema – una enzima llamada Cas9 y una hebra de ARN para dirigir la enzima a la secuencia deseada – son demasiado grandes para rellenar en el genoma del virus utilizado más comúnmente en la terapia génica como lanzadera para células humanas .

Una solución se presenta en forma de un mini-Cas9, que fue sacado de la bacteria Staphylococcus aureus. Es lo suficientemente pequeño como para caber en el virus utilizado en una de las terapias génicas actualmente en el mercado. En diciembre pasado, dos grupos utilizaron la mini-me Cas9 en ratones para corregir el gen responsable de la distrofia muscular de Duchenne.

Alcance ampliado


Cas9 no va a cortar todo a lo que se dirige – una determinada secuencia de ADN debe estar cerca para que eso ocurra. Esta demanda se cumple fácilmente en muchos genomas, pero puede ser una limitación para algunos experimentos. Los investigadores están buscando microbios para suministrar enzimas que tienen diferentes requisitos de secuencia para que puedan ampliar el número de secuencias que pueden modificar.

Un tal enzima, llamada CPF1, puede llegar a ser una alternativa atractiva. Más pequeño que Cas9, tiene diferentes requisitos de secuencia y es altamente específica.

Con otra enzima, llamada C2C2, usadianas de ARN en lugar de ADN – una característica que tiene un gran potencial para el estudio de la lucha contra el virus de ARN.

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Los verdaderos editores


Muchos laboratorios utilizan CRISPR-Cas9 sólo para eliminar las secciones en un gen, aboliendo así su función. “La gente quiere declarar la victoria como esa edición”, dice Church. “Pero la escritura de una página del libro no es la edición del libro”.

Aquellos que quieren intercambiar una secuencia con otra se enfrentan a una tarea más difícil. Cuando Cas9 corta el ADN, la célula se equivoca a menudo como puntos cerca de los extremos. Esto crea los cortes que muchos investigadores desean.

Pero los investigadores que quieren volver a escribir una secuencia de ADN se basan en una vía de reparación diferente que puede insertar una nueva secuencia – un proceso que ocurre a una frecuencia mucho más baja. “Todo el mundo dice que en el futuro estarán editando muchos genes a la vez, y creo que:” No podemos incluso hacer uno ahora con una eficiencia razonable ‘ “, dice el científico Daniel Voytas de la Universidad de Minnesota en Saint Paul.

Pero la evolución de los últimos meses han dado esperanza Voytas. En abril, los investigadores anunciaron que había CAs9 disfuncional con una enzima que convierte una letra de ADN a otra. El Cas9 disfuncional dirige la secuencia dictada por su ARN guía, pero no puede cortar: en su lugar la enzima unida cambió las letras de ADN, en última instancia, produciendo una T, donde había una C. Un artículo publicado en Science la semana pasada informa de un resultado similar.

Voytas y otros tienen la esperanza de que la inmovilización de otras enzimas a la Cas9 permitirá diferentes cambios de secuencia.

Siguiendo Argonautas


En mayo, un artículo en Nature Biotechnology dio a conocer un nuevo sistema de edición de genes. Los investigadores afirmaron que podían usar una proteína llamada NgAgo para cortar el ADN en un sitio predeterminado sin necesidad de una guía de ARN o una secuencia vecina de genoma específico. En su lugar, la proteína – que está hecha por una bacteria – se programa usando una secuencia corta de ADN que corresponde a la zona objetivo.

El hallazgo inició una ola de excitación y especulación de que CRISPR-Cas9 había el puesto, pero los laboratorios han fracasado hasta el momento de reproducir los resultados. Aun así, todavía hay esperanza de que las proteínas de la familia a la que pertenece NgAgo – Conocido como o Argonautas – realizadas por otras bacterias- podría proporcionar un camino a seguir, dijo el ingeniero genoma Jin-Soo Kim en el Instituto de Ciencias Básicas en Seúl.

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Programación de las enzimas
Otros sistemas de edición de genes también están en la salida, aunque algunos han persistido allí durante años. Para un amplio proyecto que tenía como objetivo modificar genes en bacterias, el laboratorio de Church no usó CRISPR en absoluto. En lugar de ello, el equipo se basó en un sistema llamado lambda Red, que se puede programar para alterar secuencias de ADN sin necesidad de un ARN de guía. Pero a pesar de 13 años de estudio en el laboratorio Church, lambda Red trabaja sólo en bacterias.

Church y Feng Zhang, bioingeniero en el Instituto Broad del MIT y Harvard en Cambridge, Massachusetts, dicen que sus laboratorios también están trabajando en el desarrollo de enzimas llamadas integrasas y recombinaciones para su uso como editores de genes. “Al explorar la diversidad de enzimas, podemos hacer la caja de herramientas de edición de genoma aún más potente”, dice Zhang. “Tenemos que seguir explorarando lo desconocido.”

Fuente: Nature 536, 136-137 (11 de agosto de 2016) doi: 10.1038 / 536136b

 

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