Investigadores han demostrado que la edición prime puede corregir muchas mutaciones genéticas que causan enfermedades. Publicado en Nature Biotechnology, el estudio detalla cómo los científicos usaron una nueva técnica para corregir mutaciones que causan ceguera en ratones, restaurando parcialmente su visión. El método implica el uso de partículas similares a virus para entregar las herramientas de edición genética a las células con alta eficacia. Este avance abre la puerta a tratamientos para enfermedades genéticas, como la retinosis pigmentaria y la amaurosis congénita de Leber.
En el estudio, publicado en Nature Biotechnology, los investigadores utilizaron su nuevo sistema para corregir mutaciones que causan enfermedades en los ojos de dos modelos de ceguera genética en ratones, restaurando parcialmente su visión
11 de marzo de 2024
By David Hutton
En el estudio, publicado en Nature Biotechnology, los investigadores utilizaron su nuevo sistema para corregir mutaciones que causan enfermedades en los ojos de dos modelos de ceguera genética en ratones, restaurando parcialmente su visión.
La edición Prime, una forma versátil de edición genética que puede corregir la mayoría de las mutaciones genéticas conocidas que causan enfermedades, ahora tiene un nuevo vehículo para entregar su maquinaria a las células de los animales vivos.
Un equipo de investigadores del Broad Institute del MIT y Harvard ha diseñado partículas similares a virus para entregar editores primarios a células en ratones con una eficiencia lo suficientemente alta como para rescatar un trastorno genético.
En la investigación, publicada en Biotecnología Naturaleza,1 los investigadores adaptaron partículas similares a virus diseñadas (eVLP) que habían diseñado anteriormente para llevar editores de bases — otro tipo de editor de genes de precisión que realiza cambios de una sola letra en el ADN.2
En el último estudio, los investigadores detallaron cómo rediseñaron tanto los eVLP como partes de la maquinaria principal de proteínas y ARN de edición para aumentar la eficiencia de edición hasta 170 veces en células humanas en comparación con los eVLP anteriores que administraban editores de bases. El equipo utilizó su nuevo sistema para corregir mutaciones que causan enfermedades en los ojos de dos modelos de ceguera genética en ratones, restaurando parcialmente su visión También entregaron editores principales al cerebro del ratón, y no detectaron ninguna edición fuera del objetivo.1
“Este estudio representa la primera vez que sabemos que la administración de complejos proteína-ARN se ha utilizado para lograr la edición terapéutica en un animal,” David R. Liu, PhD, autor principal del estudio y profesor Richard Merkin y director del Merkin. Instituto de Tecnologías Transformativas en Atención Médica del Broad Institute, señalado en el comunicado de prensa.
Dilema entrega
Los enfoques de edición genética prometen tratar una variedad de enfermedades corrigiendo con precisión las mutaciones genéticas que causan la enfermedad. Edición primaria, descrita en un estudio anterior del grupo de Liu,3 puede realizar tipos de cambios de ADN más largos y diversos que otros tipos de edición Sin embargo, entregar la compleja maquinaria de edición de genes a las células en animales vivos ha sido un desafío.
El sistema de edición principal tiene tres componentes: una proteína Cas9 que puede cortar ADN; un ARN guía de edición principal diseñado (pegRNA) que especifica la ubicación de la edición y también contiene la nueva secuencia editada para instalar en esa ubicación; y una transcriptasa inversa que utiliza el pegRNA como plantilla para realizar cambios específicos en el ADN.1
Los investigadores han utilizado una variedad de métodos para entregar estas máquinas moleculares a las células, incluidas nanopartículas lipídicas y virus. Las partículas similares a virus (VLP), compuestas por una capa de proteínas virales que transportan carga pero carecen de material genético viral, también han sido de particular interés. Pero las VLP tradicionalmente han producido resultados de entrega modestos en animales, y deben diseñarse específicamente para cada tipo diferente de carga para entregarla de manera eficiente a las celdas.
Inicialmente esperábamos poder tomar los eVLP que habíamos desarrollado y optimizado minuciosamente para la edición base y aplicarlos a los editores principales, dijo en un comunicado de prensa“ Meirui An, estudiante de posgrado en el laboratorio Liu y primer autor del nuevo artículo. ”Pero cuando intentamos eso, casi no observamos ninguna edición principal.“
Avances de cuello de botella
En el nuevo estudio, los investigadores rediseñaron exhaustivamente tanto las proteínas eVLP como la propia maquinaria de edición principal para que tanto el sistema de entrega como el de edición funcionaran de manera más eficiente. Por ejemplo, mejoraron cómo se empaquetaba la carga de edición principal en los eVLP, cómo se separó del vehículo de entrega y cómo se entregó a los núcleos cell’ objetivo.1
Aditya Raguram, ex estudiante de posgrado del laboratorio Liu y coautor del estudio, señaló en el comunicado de prensa que la carga del editor principal debe empaquetarse eficientemente en eVLP cuando se forman las partículas, pero también debe liberarse eficientemente de las partículas después de la entrada de la célula objetivo.
“Todos estos pasos deben orquestarse cuidadosamente para lograr una edición principal eficiente mediada por eVLP, dijo” Raguram en el comunicado de prensa.
Si bien cada mejora individual condujo a pequeños saltos en la eficiencia de los editores principales, los cambios juntos tuvieron un impacto mucho mayor.
“Cuando combinamos todo, vimos mejoras de aproximadamente 100 veces en comparación con los eVLP con los que comenzamos, añadió” Liu en el comunicado de prensa. “E tipo de mejora en la eficiencia debería ser suficiente para brindarnos niveles terapéuticamente relevantes de edición principal, pero no lo sabíamos con seguridad hasta que lo probamos en animales.”
In vivo pruebas
Liu y su equipo, trabajando en colaboración con Krzysztof Palczewski de la Universidad de California, Irvine, probaron por primera vez el sistema en ratones para corregir dos mutaciones genéticas diferentes en los ojos Una mutación, en el gen Mfrp, causa una enfermedad llamada retinitis pigmentosa que conduce a una degeneración progresiva de la retina La otra, en el gen Rpe65, se asocia con la ceguera observada en la afección conocida como amaurosis congénita de Leber (LCA) en humanos.1
En ambos casos, los eVLP corrigieron la mutación en hasta el 20 por ciento de las células de la retina del animal, restaurando parcialmente su visión.
Además, los investigadores también demostraron que los eVLP cargados con maquinaria de edición principal podían editar eficazmente genes en el cerebro de ratones vivos. Casi la mitad de todas las células de la corteza del cerebro que recibieron la maquinaria de edición mostraron una edición genética.
“El campo de la edición de genes está de acuerdo en gran medida en que, avanzando hacia el futuro, la maquinaria de edición de genes debería administrarse en última instancia como proteínas para minimizar los posibles efectos secundarios y ahora hemos demostrado una forma eficaz de hacerlo, concluyó” Liu. “Planeamos continuar trabajando activamente para mejorar los eVLP y adaptar la tecnología para apuntar a otros tipos de tejidos dentro del cuerpo.”
Referencias:
An, M., Raguram, A., Du, SW. et al. Se diseñaron partículas similares a virus para la administración transitoria de complejos de ribonucleoproteínas del editor principal in vivo. Nat Biotechnol (2024). https://doi.org/10.1038/s41587-023-02078-y
Las partículas diseñadas administran de manera eficiente proteínas de edición de genes a las células en ratones Broad Institute Publicado el 11 de enero de 2022 Consultado el 8 de marzo de 2024. https://www.broadinstitute.org/news/engineered-particles-efficiently-deliver-gene-editing-proteins-cells-mice
El nuevo sistema de edición del genoma CRISPR ofrece una amplia gama de versatilidad en células humanas Broad Institute Publicado el 21 de octubre de 2019. https://www.broadinstitute.org/news/new-crispr-genome-editing-system-offers-wide-range-versatility-human-cells
Fuente: Modernretina
