Nanoclews para la entrega eficiente del CRISPR-Cas9 para la edición del genoma
Antes de iniciar con el artículo me gustaría que conocieran el porqué mi interés por este tema. Desde muy pequeña me ha llamado la atención todo lo que tiene que ver con la genética y el cómo hemos aprendido a manipular los genes de los seres vivos que nos rodean, mi primer acercamiento a este tema fue a los 10 años cuando participé en Expociencias con el tema de "Alimentos Transgénicos, ¿ángeles o demonios".
Al investigar sobre el tema quedé fascinada con la forma en la que lo hacían, claro, quizás no entendía muy bien la técnica ni el procedimiento al 100% ya que era muy pequeña pero lo que si aprendí fue que el hombre modifica genéticamente los alimentos y animales que tiene a su alrededor para su beneficio, a partir de ahí se me sembró la semilla de la curiosidad por saber más sobre la genética.
Crecí y aproximadamente a la edad de 14 años conocí la nanotecnología, que se encarga del diseño y manipulación de la materia a nivel de átomos o moléculas con fines cosméticos, industriales, médicos, etc., entonces me di cuenta que también era algo que me atrapó completamente incluso más que la genética por eso es que quiero estudiar Nanotecnología y hacer una especialidad en Genética.
Actualmente estoy empezando a leer sobre estos dos temas para tener más conocimiento sobre ellos para no llegar tan en blanco a la universidad, estoy empezando con dos libros muy básicos llamados "Nanotechnology for dummies" y "Genetics for dummies". En este artículo les hablaré sobre CRISPR-Cas9, una técnica que básicamente consiste en "cortar" el ADN para poder repararlo a través del uso de enzimas.
CRISPR-Cas9 fue predecido por el microbiólogo Francis Mojica en 2005 pero fue hasta 2012 y 2013 cuando los equipos de Jennifer Doudna, Emmanuelle Charpentier y Feng Zhang lograron "traerlo a la vida" y desarrollar un mecanismo capaz de editar el ADN de cualquier tipo de célula; CRISPR corresponde al acrónimo en inglés de Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, o Repeticiones Palindrómicas Cortas Agrupadas y Regularmente Espaciadas y Cas9 se refiere a una enzima, capaz de actuar como “tijeras moleculares”, cortando, editando o corrigiendo, en una célula, el ADN asociado a una enfermedad.
CRISPR utiliza una guía de ARN y la enzima Cas9 para poder llegar a la zona afectada del ADN y cortarla, una vez realizado este corte, se pueden pegar los extremos, inactivar el gen o incluso introducir moldes de ADN que permiten "editar las letras" del ADN; de acuerdo con Lluís Montoliu (2017, online), investigador del Centro Nacional de Biotecnología en España, "CRISPR es una de las tecnologías más robustas que nunca se han descrito en Biología; además, es sencilla y barata, y no se necesitan equipos especiales para aplicarla. Las anteriores técnicas de edición genética era mucho más laboriosas, impredecibles y costosas".
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| Representación gráfica de cómo actúa la enzima Cas9 en el ADN |
CRISPR es el nombre de unas secuencias repetitivas en una región del ADN de las bacterias, que funcionan como un mecanismo inmunitario frente a los virus; las bacterias que sobreviven al ataque guardan la información de este agresor. Cuando el virus vuelve a atacar, la bacteria identifica los genes gracias a la información que ya guardó y entonces puede destruir el virus. Fischer explica el procedimiento de esta forma:
"Se inyecta en la célula ARN que codifica una proteína llamada Cas9 y una secuencia de reconocimiento. La célula emplea el ARN para sintetizar la proteína, la cual se pone a trabajar junto con el ARN de reconocimiento añadido: Cas9 corta el ADN de doble cadena exactamente donde el fragmento de ARN asociado le indica que lo haga. Dado que es posible sintetizar artificialmente cualquier secuencia de ARN, tal combinación permite cortar cualquier genoma en cualquier lugar".
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| Distrofia muscular de Duchenne |
Las enfermedades que CRISPR-Cas9 puede corregir se dan en sitios accesibles, como el ojo, la sangre y los músculos; algunas de ellas son la amaurosis congénita de Leber (un tipo de ceguera), la anemia de Fanconi o la distrofia muscular de Duchenne.
Uno de los problemas sobre esta técnica es hacer llegar los componentes de CRISPR-Cas9 hasta la célula, lo que generalmente se usa es un tipo de virus poco peligroso que los transporta e introduce sin insertarse en el ADN pero este procedimiento no puede calcular la dosis exacta y no es siempre efectivo por lo tanto, es aquí donde entra la nanotecnología para solucionar este problema.
Las nanoclews serán el nuevo transporte de la enzima Cas9 gracias a los investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte que están realizando pruebas para asegurarse que será el método definitivo y que arregle este problema, los investigadores presentaron nano-ovillos hechos de una sola hebra ADN, "Nuestro mecanismo de entrega se asemeja a una bola de hilo u ovillo, por lo que lo llamamos nanoclew, debido a que la nanoclew está hecha de un material a base de ADN, es altamente biocompatible. También se autoensambla, lo que facilita la personalización ", dijo Zhen Gu, Ph.D., coautor principal del estudio.
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| Representación de una nanoclew |
Cuando la nanoclew entra en contacto con la célula, ésta absorbe la nanoclew completamente envolviéndola en un endosoma. Las nanoclews están recubiertas con un polímero cargado positivamente capaz de desmembrar el endosoma quedando finalmente libres dentro de la célula para que los complejos de CRISPR-Cas9 puedan liberarse de la nanoclew e iniciar su camino hacia el núcleo en dónde comienzan la edición del gen. Dr. Gu asegura que "este estudio es una prueba de concepto, y se necesita hacer trabajo adicional, pero es muy prometedor".
En conclusión, CRISPR-Cas9 es una técnica que no lleva mucho tiempo pero que sin duda es completamente prometedora, esperemos que con el paso de los años y las investigaciones se pueda perfeccionar esta técnica para poder ayudar a las personas con enfermedades graves y mejorar su calidad de vida. Si les interesó el tema y quieren conocer más sobre él, los invito a ver la serie en Netlfix "Selección antinatural", en ella se habla acerca del uso de esta técnica actualmente en personas con las enfermedades mencionadas anteriormente, se discute también si debería ser legal o no y muchos otros temas relacionados con esta nueva era, la era de la genética.
Tráiler "Selección Antinatural"
Netflix, 4 de octubre de 2019
Video animado donde se muestra el funcionamiento de CRISPR-Cas9
Nature Video, 31 de octubre de 2017
Nature Video, 31 de octubre de 2017
Lectura complementaria: "Jennifer Doudna presenta una nueva herramienta CRISPR de edición genética" (7 de febrero de 2019) https://www.agenciasinc.es/Noticias/Jennifer-Doudna-presenta-una-nueva-herramienta-CRISPR-de-edicion-genetica
Referencias
D´Andrea, A. (2016). Nanorobots de ADN para editar genomas. Consultado el 8 de diciembre de 2019. Disponible en: http://infobiotecnologia.blogspot.com/2016/09/nanorobots-de-adn-para-editar-genomas_23.html
Federación Española de Enfermedades Raras. (2017). El editor genético CRISPR explicado para principiantes. Consultado el 8 de diciembre de 2019. Disponible en: https://enfermedades-raras.org/index.php/conocer/9680-el-editor-gen%C3%A9tico-crispr-explicado-para-principiantes
Fischer, L. (2019). Las 5 preguntas más importantes sobre CRISPR/Cas9. Consultado el 8 de diciembre de 2019. Disponible en: https://www.investigacionyciencia.es/noticias/las-5-preguntas-ms-importantes-sobre-crispr-cas9-17711
Genetic Engineering and Biotechnology News. (2018). Threading the CRISPR Needle with DNA Nanoclews. Consultado el 8 de diciembre de 2019. Disponible en: https://www.genengnews.com/topics/genome-editing/threading-the-crispr-needle-with-dna-nanoclews/
Montoliu, L. (2017). ¿Qué es la tecnología CRISPR? - Bayer. Consultado el 8 de diciembre de 2019. Disponible en: https://blog.bayer.es/que-es-la-tecnologia-crispr/
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