Códigos de barras genéticos de autoedición
WIKIMEDIA, NHGRI Al modificar la maquinaria de edición de genes CRISPR-Cas9 para que mute sus propios loci de ARN guía, los investigadores han desarrollado un método para que las células generen continuamente sus propios códigos de barras únicos. La técnica, desarrollada de forma independiente por dos grupos del MIT y Harvard, se ha utilizado en células de mamíferos para el registro molecular, como se describe este verano (18 de agosto) en Science, y para el rastreo de linajes, según un artículo publicado la semana pasada (5 de diciembre) en Nature Methods.
“Es una técnica realmente genial. . . en el sentido de que obtienes un sitio que puede generar un patrón de edición muy diverso y puede comenzar a codificar más y más información” dijo Aaron McKenna de la Universidad de Washington, quien no participó en ninguno de los estudios.
El neurocientífico Edward Boyden del MIT, quien tampoco participó en los estudios, estuvo de acuerdo. “Este es un trabajo muy emocionante, ya que podría ayudar a etiquetar diferentes células en…
El uso del sistema de edición de genes CRISPR-Cas9 para insertar información sobre una célula en su propio genoma puede ser esa información sobre la identidad de las células (un código de barras) o la exposición de las células a moléculas de señalización u otros factores es un área creciente de innovación, dijo McKenna. En mayo, por ejemplo, McKenna y sus colegas describieron una técnica de rastreo de linaje que utilizaba CRISPR-Cas9 para mutar de forma acumulativa e irreversible una serie de elementos de ADN sintético en células de pez cebra.
Consulte Edición de genomas para registrar historias celulares
Pero la cantidad de mutaciones que puede generar el sistema canónico CRISPR-Cas9 y, por lo tanto, la cantidad de información que puede almacenarse es limitada, dijo McKenna. Esta limitación se deriva de la función original de CRISPR-Cas9 como mecanismo inmunitario bacteriano contra los virus invasores.
En las bacterias, la nucleasa Cas9 se dirige contra los virus infractores a través de ARN guía, que contienen coincidencias de secuencia corta con los virus. Los ARN están codificados en el propio genoma de la bacteria (tras encuentros previos con el virus), pero están protegidos del ataque de Cas9 porque carecen de secuencias de ADN específicas presentes en los genomas virales que son necesarias para el reconocimiento de Cas9. Estas secuencias identificadoras de virus se denominan motivos adyacentes protoespaciadores (PAM).
Cuando se utiliza el sistema CRISPR-Cas9 para generar mutaciones en células eucariotas, el número de mutaciones posibles está limitado por los propios ARN guía. Después de algunas mutaciones en los elementos diana, los ARN guía ya no tienen suficiente homología de secuencia para poder dirigir Cas9 de manera efectiva.
Para aumentar la capacidad de almacenamiento de información del sistema CRISPR-Cas9, dos equipos, uno liderado por Tim Lu, del MIT, y George Church, de Harvard, propusieron la misma solución: incluir una secuencia PAM en los loci de ARN guía para permitir la autoedición.
Cada vez que se introduce una mutación en ese locus, básicamente, se genera un nuevo ARN guía que puede seguir apuntándose a sí mismo, explicó Lu.
El equipo de Lus ha utilizado su sistema CRISPR autodirigido para crear células que registran la inflamación, que inician la mutagénesis autodirigida de los loci del ARN guía en respuesta a señales inflamatorias en ratones. Mientras tanto, el equipo de Church ha utilizado su sistema de localización para rastrear linajes celulares en cultivo.
El sistema de ARN guía de localización genera de ocho a diez veces más diversidad en su locus que la que crea un ARN guía canónico en su objetivo, dijo coautor Reza Kalhor, investigador en el laboratorio de Church. Sin embargo, la capacidad de grabación no es infinita. Muchas de las mutaciones [generadas por CRISPR] tienden a ser deleciones, explicó, por lo que después de una serie de mutaciones, la secuencia de ARN coincidente, de solo 20 nucleótidos para comenzar, se vuelve demasiado pequeña para funcionar. Básicamente termina disparándose en el pie, dijo Kalhor.
Hay más trabajo en el futuro, seguro, para evolucionar estas técnicas, dijo McKenna. Mientras tanto, agregó, estos artículos demuestran la amplitud de lo que es posible usar CRISPR.
R. Kalhor et al., Códigos de barras CRISPR de alojamiento en rápida evolución, Nature Methods, doi:10.1038/nmeth.4108, 2016.
SD Perli et al., Registro genético continuo con CRISPR-Cas autodirigido en células humanas, Science, doi: 10.1126/science. aag0511, 2016.
¿Le interesa leer más?
The Scientist ARCHIVES
Conviértase en miembro de
Reciba acceso completo a más de 35 años de archivos, así como a TS Digest, ediciones digitales de The ¡Científico, artículos destacados y mucho más!Únase gratis hoy ¿Ya es miembro?Inicie sesión aquí