Equipo del MIT se invierte un trastorno hepático en ratones mediante la corrección de un gen mutado.
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| Recreación artística del método para corregir mutaciones en adultos. (Ilustración: Christine Daniloff / MIT) |
El uso de un nuevo sistema de edición de gen a base de proteínas bacterianas, los investigadores del MIT han curado ratones de una enfermedad del hígado poco común causada por una mutación genética.
Los resultados, descritos en la edición del 30 de marzo de Nature Biotechnology , ofrecen la primera evidencia de que esta técnica gen-edición, conocida como CRISPR, puede revertir los síntomas de la enfermedad en animales vivos. CRISPR, que ofrece una manera fácil de cortar a cabo ADN mutado y reemplazarla con la secuencia correcta, tiene un gran potencial para el tratamiento de muchos trastornos genéticos, según el equipo de investigación.
"Lo que es interesante acerca de este enfoque es que en realidad podemos corregir un gen defectuoso en un adulto animal vivo", dice Daniel Anderson, Samuel A. Goldblith Profesor Asociado de Ingeniería Química en el MIT, miembro del Instituto de Koch para Integrative Cancer Research, y el autor principal del artículo.
El sistema CRISPR recientemente desarrollado se basa en la maquinaria celular que las bacterias utilizan para defenderse de la infección viral. Los investigadores han copiado este sistema celular para crear complejos de genes de edición que incluyen una enzima ADN-corte llamado Cas9 unido a una cadena corta de ARN guía que está programado para unirse a una secuencia del genoma específico, diciendo Cas9 donde para hacer su corte.
Al mismo tiempo, los investigadores también proporcionan una cadena molde de ADN.Cuando la célula repara el daño producido por Cas9, copia de la plantilla, la introducción de nuevo material genético en el genoma. Los científicos prevén que este tipo de edición del genoma podría algún día ayudar a tratar enfermedades como la hemofilia, la enfermedad de Huntington, y otras que son causadas por mutaciones individuales.
Los científicos han desarrollado otros sistemas de edición de gen basados en ADN cortado de enzimas, también conocidos como nucleasas, pero esos complejos pueden ser costosos y difíciles de montar.
"El sistema CRISPR es muy fácil de configurar y personalizar", dice Anderson, quien también es miembro del Institute del MIT para la Ingeniería Médica y la Ciencia. Se añade que otros sistemas "potencialmente se pueden utilizar de una manera similar al sistema de CRISPR, pero con los que es mucho más difícil de hacer una nucleasa que es específica para su diana de interés."
Corrección de Enfermedades
Para este estudio, los investigadores diseñaron tres cadenas de ARN de guía que se dirigen a diferentes secuencias de ADN cerca de la mutación que causa la tirosinemia de tipo I, en un gen que codifica para una enzima llamada FAH. Los pacientes con esta enfermedad, que afecta a aproximadamente 1 de cada 100.000 personas, no pueden metabolizar el aminoácido tirosina, que se acumula y puede conducir a insuficiencia hepática. Los tratamientos actuales incluyen una dieta baja en proteínas y un medicamento llamado NTCB, lo que interrumpe la producción de tirosina.
En experimentos con ratones adultos que llevan la forma mutada de la enzima FAH, los investigadores entregados hebras de ARN de guía junto con el gen para Cas9 y un molde de DNA 199-de nucleótidos que incluye la secuencia correcta del gen FAH mutado.
Con este enfoque, el gen correcto se inserta en aproximadamente uno de cada 250 hepatocitos - las células que componen la mayor parte del hígado. Durante los próximos 30 días, las células sanas comenzaron a proliferar y reemplazar las células enfermas del hígado, con el tiempo que representa aproximadamente un tercio de todos los hepatocitos.Esto fue suficiente para curar la enfermedad, lo que permite a los ratones para sobrevivir después de haber sido retirado de la droga NCTB.
"Nosotros podemos hacer un tratamiento de una sola vez y por completo revertir la condición", dice Hao Yin, un post-doctorado en el Instituto Koch y uno de los autores más destacados de la revista Nature Biotechnology papel.
"Este trabajo muestra que CRISPR puede ser utilizado con éxito en los adultos, y también identifica varios de los retos que tendrán que ser abordados de seguir adelante con el desarrollo de terapias humanas", dice Charles Gersbach, profesor asistente de ingeniería biomédica en la Universidad de Duke que no formaba parte del equipo de investigación. "En particular, los autores señalan que la eficiencia de la edición de genes tendrá que mejorar significativamente para ser relevantes para la mayoría de las enfermedades y otros métodos de entrega es necesario explorar para ampliar el enfoque para los seres humanos. Sin embargo, este trabajo es un emocionante primer paso para utilizar las herramientas modernas de gen de edición para corregir las enfermedades genéticas devastadoras para los que existen en la actualidad hay opciones para los pacientes afectados ".
Para entregar los componentes de CRISPR, los investigadores emplearon una técnica conocida como inyección de alta presión, que utiliza una jeringa de alta potencia para descargar rápidamente el material en una vena. Este enfoque proporciona el material con éxito a las células hepáticas, pero Anderson prevé que la mejora de los enfoques de entrega son posibles. Su laboratorio está trabajando en métodos que pueden ser más seguros y eficientes, incluyendo nanopartículas específicas.
Wen Xue, un postdoc senior en el Instituto Koch, es también un autor principal del artículo.Otros autores son el profesor Phillip Instituto de Sharp; Tyler Jacks, director del Instituto de Koch; postdoc Sidi Chen; postdoc alto Bogorad romana; Eric Benedetti y Markus Grompe del Centro de Células Madre de Oregon; y Víctor Koteliansky del Instituto Skolkovo de Ciencia y Tecnología.
La investigación fue financiada por el Instituto Nacional del Cáncer, de los Institutos Nacionales de Salud, y el Marie D. y Pierre Casimir-Lambert Fondo.
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