Un nuevo enfoque de la terapia génica puede corregir cualquier mutación causante de enfermedades dentro de un gen
Crédito: CC0 Public Domain
Un nuevo enfoque para la edición de genes mediante el sistema CRISPR/Cas9 evita las mutaciones causantes de enfermedades en un gen, lo que permite el tratamiento de enfermedades genéticas vinculadas a un solo gen, como la fibrosis quística, ciertos tipos de anemia de células falciformes y otras enfermedades raras. El método, desarrollado y probado en ratones y cultivos de tejidos humanos por investigadores de Penn State, consiste en insertar una copia nueva y completamente funcional del gen que desplaza al gen mutado.
Se describe una prueba de concepto para el enfoque en un artículo que aparece en línea el 20 de abril en la revista Molecular Therapy.
El sistema CRISPR/Cas9 ha permitido nuevas terapias génicas prometedoras que pueden dirigirse y corregir mutaciones causantes de enfermedades en un gen. En este proceso, la proteína bacteriana Cas9a corta el ADN en una ubicación específica, donde la secuencia genética se puede editar, recortar o insertar una nueva secuencia antes de que se repare el ADN. Sin embargo, existen dos limitaciones principales en las estrategias de reparación actuales. Primero, la estrategia de reparación común, llamada reparación dirigida por homología, requiere el uso de proteínas específicas dentro de la célula que solo están presentes durante la división celular, lo que significa que el proceso de reparación de genes no se puede usar en la mayoría de los tejidos adultos donde la división celular ocurre raramente.
«El segundo desafío surge del hecho de que incluso cuando una enfermedad es causada por un solo gen, puede resultar de una variedad de mutaciones diferentes dentro de ese gen», dijo Douglas Cavener, profesor de biología en Penn State y senior autor del artículo. «Con la reparación dirigida por homología, necesitaríamos diseñar y probar la estrategia para todas y cada una de esas mutaciones, lo que puede ser costoso y requerir mucho tiempo. En este estudio, diseñamos un enfoque llamado Reparación de derivación de regulación cooptada (CRBR), que se puede usar tanto en células y tejidos en división como en los que no se dividen y para un espectro de mutaciones dentro de un gen. Este enfoque es especialmente prometedor para enfermedades genéticas raras causadas por un solo gen, donde el tiempo y los recursos limitados generalmente impiden diseño y prueba para las muchas posibles mutaciones causantes de enfermedades».
CRBR aprovecha el sistema CRISPR/Cas9 y una vía de reparación celular llamada unión de extremos no homólogos para insertar una secuencia genética entre el promotor de un gen mutado regiónla secuencia genética que controla cuándo y dónde el gen es funcional y la parte mutada del gen. La secuencia recién insertada contiene una versión condensada del gen normal que se usa en lugar de la versión mutada. Una secuencia terminadora al final de la secuencia insertada evita que se use el gen mutado cadena abajo restante. Debido a que CRBR no depende de las proteínas requeridas por la reparación dirigida por homología, se puede usar en todo tipo de tejidos adultos.
«Nuestro enfoque coopta al promotor nativo de un gen», dijo Jingjie Hu. , estudiante de posgrado en Penn State y primer autor del artículo. «Esto significa que el gen recién insertado se expresará al mismo tiempo y en los niveles apropiados dentro de la célula que el gen que está reemplazando. Esta es una ventaja para otros tipos de terapias génicas, que dependen de un promotor externo para impulsar altos niveles de expresión del gen que podría conducir a efectos negativos si se produce demasiado o si falta la respuesta de regulación esencial bajo ciertas condiciones fisiológicas».
El equipo de investigación llevó a cabo una serie de experimentos de prueba de concepto para demostrar la utilidad de este método. Primero se centraron en el gen PERK, cuyas mutaciones pueden conducir a una enfermedad rara llamada síndrome de Wolcott-Rallison. El síndrome se produce cuando las copias del gen heredado de ambos padres tienen mutaciones, es una enfermedad «recesiva» y puede causar diabetes neonatal, problemas esqueléticos, retraso en el crecimiento y otros síntomas.
Los investigadores insertaron el gen PERK en personas sanas. ratones que usaban CRBR y los cruzaron con ratones que tenían una mutación en el gen. Los ratones resultantes, que contenían un gen PERK editado con CRBR y un gen PERK mutado, no tenían las anomalías típicas asociadas con el síndrome, lo que indica que el gen editado con CRBR puede rescatar la función del gen PERK en un modelo de ratón de Wolcott-Rallison. síndrome.
A continuación, los investigadores probaron el método CRBR en tejidos humanos en el laboratorio, en este caso centrándose en el gen de la insulina. Insertaron una secuencia de un gen marcador de proteína fluorescente verde entre el promotor del gen de la insulina y la secuencia codificante de la insulina en células de cadáveres humanos. Este experimento dio como resultado la expresión de la proteína fluorescente en las células secretoras de insulina, pero no en otros tipos de células, lo que sugiere que la nueva secuencia estaba estrictamente regulada bajo el control del promotor de la insulina.
«Nuestros resultados demostraron que el gen CRBR la reparación puede restaurar la función del gen PERK en ratones y reveló la utilidad potencial de CRBR para la reparación de genes en tejido humano», dijo Hu.
Los investigadores señalan que la edición de genes con CRISPR/Cas9 puede ser propensa a errores. Por ejemplo, las estrategias basadas en la reparación dirigida por homología podrían potencialmente producir mutaciones dañinas en la secuencia de codificación si la reparación no ocurre correctamente. Con CRBR, los investigadores apuntan a la inserción dentro de una región del gen que no codifica la proteína, que debería ser más tolerante a estos errores.
«Las terapias génicas como CRBR que utilizan CRISPR/Cas9 continúan enfrentar el desafío de entregar maquinaria de reparación en las celdas de interés», dijo Cavener. «Un desarrollo prometedor es aislar células o tejidos del paciente afectado, reparar un gen mutante en el laboratorio y luego volver a trasplantar las células o tejidos reparados al paciente. Esperamos que, a medida que los investigadores continúan mejorando los métodos de administración, CRBR pueda utilizarse para tratar el síndrome de Wolcott-Rallison, así como otras enfermedades genéticas humanas».
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Los investigadores inventan una nueva herramienta de edición de genes Más información: Jingjie Hu et al, Cooptación de la reparación de derivación de regulación como estrategia de corrección de genes para enfermedades monogénicas, Molecular Therapy (2021) ). DOI: 10.1016/j.ymthe.2021.04.017 Información de la revista: Molecular Therapy
Proporcionado por Pennsylvania State University Cita: Un nuevo enfoque de la terapia génica puede corregir cualquier enfermedad -causando mutación dentro de un gen (21 de abril de 2021) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-04-approach-gene-therapy-disease-causing-mutation.html Este documento está sujeto a derechos de autor . Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.