Una técnica de edición genética conocida como prime editing se perfila como una solución prometedora para el tratamiento de diversas enfermedades al transformar genes defectuosos en funcionales. Sin embargo, este proceso conlleva un pequeño riesgo de introducir errores que podrían resultar perjudiciales.
Investigadores del MIT han logrado reducir drásticamente la tasa de error en la edición prime, utilizando versiones modificadas de las proteínas implicadas en este proceso. Este avance podría facilitar el desarrollo de tratamientos de terapia génica para una variedad de enfermedades, según afirman los científicos involucrados.
“Este estudio describe un nuevo enfoque para realizar la edición genética que no complica el sistema de entrega ni añade pasos adicionales, pero que resulta en ediciones mucho más precisas y con menos mutaciones no deseadas”, afirma Phillip Sharp, profesor emérito del MIT y miembro del Instituto Koch para la Investigación Integrativa del Cáncer, quien es uno de los autores principales del nuevo estudio.
Estrategias mejoradas en la edición genética
Con su nueva estrategia, el equipo del MIT logró mejorar la tasa de error en los editores prime, pasando de aproximadamente un error cada siete ediciones a uno cada 101 en el modo más utilizado, o de uno cada 122 ediciones a uno cada 543 en un modo de alta precisión.
“Para cualquier medicamento, lo que se desea es algo efectivo, pero con la menor cantidad posible de efectos secundarios”, señala Robert Langer, profesor del Instituto David H. Koch en el MIT y también autor principal del estudio. “Para cualquier enfermedad donde se pueda realizar edición genética, creo que esta sería una forma más segura y eficaz.”
Vikash Chauhan, científico investigador del Instituto Koch y autor principal del artículo publicado hoy en Nature, lidera esta investigación innovadora.
El potencial y los riesgos asociados
Las primeras formas de terapia génica, probadas en la década de 1990, consistían en entregar nuevos genes mediante virus. Posteriormente, se desarrollaron técnicas de edición genética utilizando enzimas como las nucleasas tipo dedo de zinc para corregir genes; sin embargo, estas nucleasas son difíciles de diseñar y adaptar a diferentes secuencias de ADN.
Años después, se descubrió el sistema CRISPR en bacterias, ofreciendo a los científicos un método potencialmente más sencillo para editar el genoma. Este sistema incluye una enzima llamada Cas9, que puede cortar ADN bicatenario en un lugar específico junto con un ARN guía que indica a Cas9 dónde realizar el corte. Los investigadores han adaptado este enfoque para eliminar secuencias genéticas defectuosas o insertar nuevas siguiendo una plantilla de ARN.
En 2019, investigadores del Broad Institute del MIT y Harvard informaron sobre el desarrollo del prime editing: un nuevo sistema basado en CRISPR que es más preciso y presenta menos efectos fuera del objetivo. Un estudio reciente demostró que los editores prime fueron utilizados con éxito para tratar a un paciente con enfermedad granulomatosa crónica (CGD), una rara enfermedad genética que afecta a los glóbulos blancos.
Nuevas perspectivas en la tecnología gene editing
“En principio, esta tecnología podría eventualmente utilizarse para abordar cientos de enfermedades genéticas corrigiendo pequeñas mutaciones directamente en células y tejidos”, explica Chauhan.
Una ventaja significativa del prime editing es que no requiere realizar un corte bicatenario en el ADN objetivo. En su lugar, utiliza una versión modificada de Cas9 que corta solo una de las cadenas complementarias, abriendo un espacio donde se puede insertar una nueva secuencia. Un ARN guía entregado junto al editor prime actúa como plantilla para esta nueva secuencia.
No obstante, una vez copiada la nueva secuencia, debe competir con la cadena antigua para ser incorporada al genoma. Si la cadena antigua prevalece sobre la nueva, existe el riesgo de que el exceso de ADN nuevo sea incorporado erróneamente en otro lugar, lo cual puede dar lugar a errores indeseados.
Afrontando desafíos futuros
A pesar de que muchas de estas fallas pueden ser relativamente inofensivas, algunas podrían eventualmente provocar complicaciones graves como el desarrollo tumoral. Con las versiones más recientes de los editores prime, esta tasa de error varía desde uno por cada siete ediciones hasta uno por cada 121 dependiendo del modo utilizado.
Para reducir estas tasas de error, el equipo del MIT decidió aprovechar un fenómeno observado previamente. En estudios anteriores encontraron que mientras Cas9 generalmente corta siempre en la misma ubicación dentro del ADN, algunas versiones mutadas muestran cierta relajación en esas restricciones.
Dicha relajación hace que las cadenas antiguas sean menos estables y tiendan a degradarse más fácilmente, facilitando así la incorporación correcta de las nuevas cadenas sin introducir errores adicionales.
Aumentando la precisión y eficacia
En su reciente investigación, lograron identificar mutaciones específicas en Cas9 que redujeron la tasa de error hasta una vigésima parte respecto al valor original. Al combinar pares de estas mutaciones crearon un editor Cas9 aún más eficiente cuya tasa se redujo a una trigésima sexta parte del valor inicial.
A fin de aumentar aún más la precisión, los investigadores integraron sus nuevas proteínas Cas9 dentro del sistema prime editing añadiendo una proteína vinculante al ARN que estabiliza mejor los extremos de la plantilla ARN. Este editor final —denominado vPE— presentó una tasa de error equivalente a solo una sesentaava parte respecto al original.
El equipo ahora trabaja para mejorar aún más la eficiencia y busca métodos efectivos para entregar estos editores a tejidos específicos dentro del cuerpo humano. También esperan que otros laboratorios comiencen a implementar este nuevo enfoque prime editing en sus investigaciones científicas.
"Los editores genómicos son ampliamente utilizados en laboratorios", concluye Chauhan. "La perspectiva terapéutica es emocionante; sin embargo, estamos realmente entusiasmados por ver cómo las personas comienzan a integrar nuestros editores en sus flujos laborales".
Si (
No(
