Combatiendo los virus con CRISPR dirigido a ARN
Francisella tularensis WIKIMEDIA, CDCLa lista de usos potenciales para el sistema CRISPR/Cas crece día a día. Ahora, la lucha contra los virus pronto podría agregarse a esa lista, según un estudio publicado hoy (27 de abril) en PNAS. El microbiólogo David Weiss y el inmunólogo Arash Grakoui de la Universidad de Emory en Atlanta y sus colegas usaron una versión de la enzima Cas9 de la bacteria Francisella novicida para unirse al ARN del virus de la hepatitis C (VHC) y evitar que el patógeno se replique en el interior células humanas.
El verano pasado, otro grupo demostró que CRISPR/Cas9 podría usarse para buscar y extirpar el ADN del VIH de los genomas de células con infección latente. Más tarde, el equipo de Emory descubrió que F. novicida Cas9 (FnCas9) bloquea el VHC de una manera diferente; se une al ARN viral en el citosol de tal manera que, «si hay efectos fuera del objetivo, no estaría editando el genoma», dijo la coautora del estudio Aryn Price, estudiante de posgrado…
FnCas9 también se diferencia de otras enzimas Cas porque no corta el ARN, sino que crea un obstáculo para las proteínas que intentan copiar el ARN o traducirlo en proteínas virales. . Aunque este estudio es el primero en apuntar CRISPR/Cas9 al ARN dentro de las células humanas, los miembros del laboratorio Jennifer Doudnas en la Universidad de California, Berkeley, el año pasado rediseñaron Streptococcus pyogenes Cas9 para unir y escindir el ARN en un tubo de ensayo. El grupo de Doudnas también identificó otra enzima Cas dirigida al ARN fabricada por la bacteria Thermus thermophilus.
Hay muchos de estos sistemas Cas que existen en la naturaleza y no los entendemos muy bien. dijo Charles Gersbach, ingeniero biomédico de la Universidad de Duke en Durham, Carolina del Norte.
Weiss y sus colegas descubrieron sin darse cuenta este nuevo uso de Cas9 mientras buscaban proteínas asociadas con F. novicida infección en ratones. Weiss descubrió que la bacteria necesita su versión de la enzima Cas9 para infectar a los ratones cuando era un postdoctorado hace casi 10 años, pero en ese momento no sabía qué hacía la proteína. Como la destreza de edición de ADN de las enzimas Cas9 de S. pyogenes y otras bacterias salieron a la luz, el pensamiento de Weisss sobre el papel de FnCas9 comenzó a cambiar. Dado lo que se sabía sobre Cas9, era desconcertante cómo podría contribuir a la infección, le dijo a The Scientist.
Mientras trabajaba en el laboratorio de Weiss, Timothy Sampson, quien ahora es investigador postdoctoral en Caltech descubrió que FnCas9 apunta a F. novicida ARN mensajero (ARNm) para retardar la producción de proteínas que delatan la posición de los patógenos al sistema inmunitario del huésped. Para convertir este sistema dirigido al ARN contra un virus invasor, Weiss se asoció con Grakoui, cuyo laboratorio estudia las respuestas inmunitarias humanas al VHC.
El equipo diseñó un ARN guía que entregó FnCas9 a una hebra de ARN coincidente en un región del genoma del VHC que inicia la replicación y la producción de proteínas. Luego, los investigadores programaron células hepáticas humanas para producir tanto el ARN guía como FnCas9 antes de infectar las células con el VHC. Después de tres días, solo las células con ambos componentes pudieron controlar el virus. Si el ARN guía o el FnCas9 se fabricaban individualmente, el virus se propagaba.
Weiss y Grakoui ahora planean dirigir sus esfuerzos a otros virus de ARN. Uno de los objetivos es expresar FnCas9 y los ARN guía apropiados en los cultivos para protegerlos de los virus devastadores.
Parece que podría apuntar a cualquier cosa, dijo Brett Staahl, que estudia CRISPR/Cas9 en el laboratorio de Doudnas. En su opinión, el desafío será llevar el sistema a las celdas de forma continua. A diferencia de la edición del ADN genómico, que es un evento permanente de una sola vez, la orientación del ARN tendría que realizarse de forma continua para controlar la infección viral.
Hay mucho trabajo por hacer en cuanto a la aplicación de esto, dijo Gersbach. Sin embargo, agregó, dada la utilidad de la interferencia de ARN (ARNi), que controla los niveles de proteína al dirigirse y escindir el ARNm, puede haber una gran cantidad de usos potenciales para FnCas9 y otras proteínas Cas dirigidas al ARN.
A. Price, et al., Cas9-mediated targeting of viral RNA in eukaryotic cells, PNAS, doi:10.1073/pnas.1422340112, 2015.
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