CRISPR: una nueva herramienta para la manipulación génica

Recientemente, los científicos encontraron una nueva y emocionante herramienta con la que diseñar ADN. El sistema CRISPR no tiene nada que ver con mantener sus verduras frescas en el refrigerador. Es el acrónimo del sistema más nuevo para manipular ADN genómico en casi cualquier animal. Los investigadores han podido eliminar o eliminar genes, reprimir la expresión génica y regular los genes para aumentar la expresión con la tecnología CRISPR.

Es una técnica muy flexible que los investigadores pueden usar para alterar fácilmente la expresión de los genes para comprender mejor su función.

¿Qué es exactamente CRISPR?

CRISPR significa Repeticiones Palindrómicas Cortas con Interspacio Regular Interspaciado , un nombre increíblemente aburrido para una tecnología emocionante. ¿Por qué el nombre tedioso? Es porque, cuando se descubrieron por primera vez a finales de la década de 1980 en las bacterias, nadie sabía para qué servían las breves extensiones de ADN repetido separadas por secuencias aleatorias de ADN. Eran solo una característica extraña en el ADN genómico de algunas bacterias.

Tomó casi 20 años hasta que Jennifer Doudna de la Universidad de California descubrió que estas secuencias coincidían con partes de cierto ADN viral que infectaba a la bacteria. Resultó que las secuencias CRISPR eran una especie de sistema inmune para las bacterias.

¿Cómo funciona CRISPR?

Doudna y su colaboradora, Emmanuelle Chapentier, finalmente descubrieron que, cuando estaban infectadas por un virus, las bacterias que tenían estas pequeñas piezas repetitivas de ADN que coincidían con el ADN viral las usaban para formar ARN que se unía al ADN del virus invasor. .

Luego, una segunda pieza de ARN hecha a partir del ADN aleatorio que separaba las repeticiones de CRISPR interactuaba con una proteína llamada Cas9. Esta proteína escindiría el ADN del virus e inactivaría el virus.

Los investigadores se dieron cuenta rápidamente de que podían aprovechar esta capacidad de CRISPR para cortar secuencias específicas de ADN y destruir genes.

Si bien existen otras técnicas, como las nucleasas con dedos de zinc y TALENS que se pueden usar para identificar y cortar ubicaciones específicas en el ADN genómico, estos enfoques dependen de proteínas voluminosas para dirigir las alternancias a regiones específicas en el ADN. Es difícil diseñar y llevar a cabo modificaciones a gran escala con muchos genes utilizando estos enfoques anteriores.

¿Qué hace que CRISPR sea tan útil?

El sistema CRISPR solo se basa en dos piezas cortas de ARN: una que coincide con la región de ADN objetivo, y una segunda que se une a una proteína llamada Cas9. De hecho, sin embargo, resulta que ambas piezas cortas de ARN se pueden combinar en una molécula de ARN de doble función de guía única que se dirige a una secuencia de ADN específica y recluta la proteína de escisión de Cas9.Esto significa que la proteína Cas9 y un trozo corto de ARN de 85 bases de largo es todo lo que se necesita para cortar un ADN en casi cualquier parte del genoma. Es relativamente simple introducir ADN para producir un ARN de guía simple y la proteína Cas9 casi cualquier célula haciendo que el CRISPR sea generalmente aplicable.

Sin embargo, la orientación conveniente no es la única ventaja de la tecnología CRISPR sobre otros dedos TALENS y zinc. El sistema CRISPR también es mucho más eficiente que estos enfoques alternativos.

Por ejemplo, un grupo de Harvard descubrió que CRISPR eliminaba un gen específico en el 51% -79% de los casos, mientras que la eficiencia de TALENS era inferior al 34%. Debido a esta alta eficiencia, otro grupo pudo usar la tecnología CRISPR para destruir genes directamente en ratones embrionarios para producir ratones transgénicos en una sola generación. El enfoque estándar requiere un par de generaciones de reproducción para obtener la mutación en ambas copias de un gen específico.

¿Qué más puede hacer CRISPR?

Además de eliminar un gen, algunos grupos también se dieron cuenta de que, con algunas alternancias, el sistema puede usarse para otros tipos de manipulación genética. Por ejemplo, a principios de 2013, un grupo del MIT demostró que CRISPR puede usarse para REPLACEar nuevos genes en el ADN genómico. Poco después, un grupo de UCSF utilizó una versión modificada del sistema denominado CRISPRi para reprimir la expresión de genes diana en bacterias.

Más recientemente, un grupo de la Universidad de Duke también estableció una variación del sistema para activar conjuntos de genes. Varios grupos ahora también están trabajando con variaciones de estos enfoques para detectar grandes cantidades de genes a la vez, para descubrir cuál de ellos está involucrado en diferentes respuestas biológicas.

The Shiny New Toy of Genetic Engineering

Ciertamente hay una tremenda emoción sobre esta nueva herramienta para la ingeniería genética y el apuro por aplicarla para una variedad de aplicaciones. Sin embargo, todavía hay algunos desafíos que deben superarse y, como suele ser el caso con la nueva tecnología, lleva un tiempo determinar dónde están las limitaciones. Los investigadores de Harvard, por ejemplo, descubrieron que la orientación de CRISPR puede no ser tan precisa como se pensó inicialmente. Los efectos fuera del objetivo del complejo CRISPR pueden provocar cambios involuntarios al alterar el ADN.

A pesar de los desafíos, sin embargo, CRISPR claramente ha demostrado un enorme potencial para facilitar la alteración del ADN genómico que ayudará a los investigadores a comprender más rápidamente cómo funcionan las decenas de miles de genes en el genoma humano. Esto solo tiene implicaciones importantes para mejorar el tratamiento y el diagnóstico de la enfermedad. Además, con un desarrollo adicional, la tecnología en sí misma puede ser útil para un nuevo tipo de terapéutica. Puede proporcionar un nuevo enfoque para la terapia génica. Sin embargo, estos avances están lejos. Por ahora, es simplemente emocionante observar el rápido desarrollo de esta nueva herramienta de investigación y pensar en los tipos de experimentos que puede permitir.

(Publicado: 30 de septiembre de 2013)