Editando el genoma con alta precisión

Un nuevo método permite a los científicos insertar múltiples genes en lugares específicos, así como eliminar genes defectuosos.

Una nueva técnica desarrollada en el MIT puede editar ADN en lugares precisos. (crédito: Christine Daniloff/iMol)

Investigadores del MIT, Broad Institute y Universidad Rockefeller han desarrollado una nueva técnica para alterar con precisión el genoma de células vivas al añadir o eliminar genes específicos.

Los investigadores indican que esta técnica podría ofrecer una manera fácil y barata para modificar organismos que producen biocombustibles, el diseño de modelos animales para estudiar enfermedades humanas y el desarrollo de nuevas terapias, entre muchas otras aplicaciones potenciales.

Para crear la nueva técnica de edición del genoma, los investigadores modificaron un grupo de proteínas bacteriales que normalmente se defienden del ataque de virus invasores. Por medio de este sistema, los científicos alteran varios sitios del genoma simultáneamente y pueden lograr mucho más control sobre los nuevos genes insertados, indicó Feng Zhang, profesor asistente de ciencias del cerebro y conocimiento en MIT y líder de este proyecto.

“Cualquier cosa que requiera modificación de un organismo ya sea para insertar nuevos genes o modificar los ya existentes se beneficiará con esta técnica”, dijo Zhang.

Los primeros ratones modificados genéticamente se dieron en los años 80s al incorporar pequeñas piezas de ADN en células embriónicas de ratón. Este método es ampliamente utilizado hoy para crear ratones transgénicos para el estudio de enfermedades humanas, pero debido al hecho que el ADN insertado se incorpora aleatoriamente en el genoma, los investigadores no pueden lograr que los genes nuevos reemplacen a los ya existentes.

En años recientes, los científicos han buscado maneras más precisas de modificar el genoma. Uno de tales métodos, conocido como recombinación homóloga, requiere el suministro de una pieza de ADN que incluya el gen en el cual se está interesado y en sus costados las  secuencias similares a las regiones en donde será insertado. Sin embargo, el éxito de esta técnica es muy baja debido a  que los procesos naturales de recombinación son muy raros en células normales.

Más recientemente, los biólogos descubrieron que podían mejorar la eficiencia de este proceso al incorporar enzimas llamadas nucleasas, que pueden cortar el ADN. Los dedos de zinc son utilizados comúnmente para colocar la nucleasa en un lugar específico, pero los arreglos de dedos de zinc no pueden tener como objetivo cualquier secuencia posible de ADN, lo que limita su utilidad. Más aún, el ensamblado de proteínas es un trabajo intenso y caro.

El nuevo proceso es mucho más amigable, dice Zhang. Haciendo uso de sistemas de proteína-ARN que ocurren de manera natural que reconocen y recortar ADN viral, los investigadores pueden crear ediciones complejas de ADN que incluyen la nucleasa llamada Cas9 unida con secuencias cortas de ARN. Estas secuencias estás diseñadas para tener como objetivo lugares específicos en el genoma. Cuando se encuentra su igual, Cas9 corta el ADN.

Este método puede ser utilizado para interrumpir la función de un gen o reemplazarlo con uno nuevo. Para reemplazar el gen, los investigadores deben también añadir un patrón de ADN para el nuevo gen, el cual puede copiarse al genoma una vez el ADN ha sido cortado.

Cada uno de los segmentos de ARN puede dirigirse hacia una secuencia distinta. “Esa es la belleza de esta técnica -puedes fácilmente programar un nucleasa para tener como objetivo una o más posiciones en el genoma”, dijo Zhang.

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