La edición de genes CRISPR es un avance que se ha utilizado para tratar enfermedades como la anemia de células falciformes, la leucemia y los trastornos genéticos, pero tiene desafíos que limitan su amplia utilidad.

Identificar la raíz de esos problemas llevó a un equipo de investigación de Duke Health a encontrar un enfoque mejorado para la edición de genes que amplíe su funcionalidad.

En el trabajo que aparece en línea el 29 de junio en la revista Cell Chemical Biology, los investigadores presentan una nueva forma de identificar diversas variantes de ARN CRISPR que pueden dirigirse específicamente a áreas desafiantes del ADN para editar. El nuevo enfoque abre una mayor parte del genoma para su edición, lo que permite la reparación de mutaciones asociadas con más enfermedades.

« CRISPR es genial, pero hay muchos lugares dentro del genoma humano que no se pueden editar bien », dijo el autor principal Bruce Sullenger, Ph.D., Profesor Distinguido de Cirugía Experimental Joseph W. y Dorothy W. Beard. en la Facultad de Medicina de la Universidad de Duke. Sullenger también es profesor en los departamentos de Farmacología y Biología del Cáncer, Neurocirugía, Biología Celular e Ingeniería Biomédica.

« Este trabajo comenzó desde cero para comprender y abordar ese problema utilizando grandes bibliotecas de diferentes ARN CRISPR, así como informática para ver si podíamos llevar estas herramientas de edición a más lugares del genoma para que puedan editarse y repararse según sea necesario. dijo Sullenger.

Sullenger y sus colegas, en particular la primera autora Korie Bush, Ph.D., quien lanzó el estudio como estudiante de posgrado en el laboratorio de Sullenger, buscaron mejorar el proceso en el que se basa CRISPR para guiar el ARN a la ubicación correcta en el ADN y facilitar la eliminación. o reparar en esa región.

La mayoría de las veces, la guía, que es una molécula de ARN, presenta un problema: es posible que no se pliegue exactamente a la derecha o que esté corrupta, por lo que el proceso de edición o eliminación no puede ocurrir. Por lo general, cuando eso sucede, el ARN guía debe cambiarse por uno nuevo y el genoma no puede orientarse en el lugar correcto.

En cambio, el equipo de Duke encontró una manera de salvar un ARN guía disfuncional, que en realidad tiene dos componentes que tienen que funcionar bien juntos: una secuencia de ARN que reconoce el sitio objetivo del ADN y una secuencia de andamiaje que mantiene la enzima en su lugar para escindir el ADN en la coyuntura correcta.

Encontraron múltiples secuencias de ARN que revivieron la integridad del andamiaje, lo que demuestra que la tecnología de edición de genes CRISPR es mucho más adaptable de lo que se creía anteriormente.

« Encontramos muchas formas de cambiar el sistema que producen combinaciones con eficiencias de edición mejoradas en varios sitios de destino », dijo Bush. « El proceso es más maleable de lo que pensábamos: fabricamos cientos de miles de ARN guía. Si necesita dos piezas para que el proceso funcione bien y tiene muchas más opciones para elegir, puede encontrar una combinación que funcione mejor . »

Sullenger dijo que el hallazgo debería conducir a formas más seguras y efectivas de aplicar la tecnología CRISPR como terapia.

« Esto es como una mejora en el procesamiento de textos que le permite encontrar y editar fácilmente cualquier error en el texto, en lugar de solo poder editar ciertas partes de un texto de manera efectiva », dijo Sullenger. « Especialmente cuando se combina con la informática, debería conducir a una aceleración de los avances para el tratamiento de enfermedades ».

Además de Sullenger y Bush, los autores del estudio incluyen a Giulia Corsi, Amy C. Yan, Keith Haynes, Juliana M. Layzer, Jonathan H. Zhou, Telmo Llanga y Jan Gorodkin.

La investigación recibió el apoyo de los Institutos Nacionales de Salud (UG3 TR002852), la Fundación de Investigación Independiente de Dinamarca (9041-00317B) y la Fundación Novo Nordisk (NNF21OC0068988).