Los científicos usan el método de activación CRISPR para revelar la ‘piedra de Rosetta’ de la función de las células inmunitarias
Zachary Steinhart (izquierda) y Ralf Schmidt (derecha), científicos del Instituto de Inmunología Genómica Gladstone-UCSF dirigidos por Alex Marson, diseñaron un nuevo CRISPR- para probar cada gen en el genoma y descubrir rápidamente genes que pueden «activarse» en las células inmunitarias para mejorar sus funciones. Crédito: Michael Short/Gladstone Institutes
La edición del genoma CRISPR ha servido como una poderosa herramienta para eliminar o alterar secuencias de ADN y estudiar el efecto resultante. Ahora, investigadores de Gladstone Institutes y UC San Francisco (UCSF) han cooptado el sistema CRISPR-Cas9 para activar a la fuerza los genes en lugar de editarlos en las células inmunitarias humanas. El método, conocido como CRISPRa, les permitió descubrir genes que desempeñan un papel en la biología de las células inmunitarias de forma más completa y rápida de lo que era posible anteriormente.
«Este es un avance emocionante que acelerará la investigación en inmunoterapia», dice Alex Marson, MD, Ph.D., director del Instituto de Inmunología Genómica Gladstone-UCSF y autor principal del nuevo estudio. «Estos experimentos CRISPRa crean una piedra de Rosetta para comprender qué genes son importantes para cada función de las células inmunitarias. A su vez, esto nos dará una nueva perspectiva sobre cómo alterar genéticamente las células inmunitarias para que puedan convertirse en tratamientos para el cáncer y las enfermedades autoinmunes». /p>
El estudio, publicado en la revista Science, es el primero en utilizar con éxito CRISPRa a gran escala en células humanas primarias, que son células aisladas directamente de una persona.
Los científicos activaron cada gen del genoma en diferentes células, lo que les permite probar casi 20.000 genes en paralelo. Esto les permitió aprender rápidamente las reglas sobre qué genes proporcionan las palancas más poderosas para reprogramar las funciones celulares de manera que eventualmente podrían conducir a inmunoterapias más poderosas.
Un nuevo tipo de CRISPR
El sistema de edición del genoma CRISPR-Cas9 generalmente se basa en las proteínas Cas9, a menudo descritas como «tijeras moleculares», para cortar el ADN en las ubicaciones deseadas a lo largo del genoma.
En los últimos años, Marson y sus colegas han utilizado CRISPR tijeras dirigidas para eliminar selectivamente (o «noquear») genes de varios tipos de células inmunitarias humanas, incluidas las células T reguladoras y los monocitos. Sus resultados han comenzado a iluminar cómo se pueden diseñar las células inmunitarias para que sean más eficaces contra las infecciones, la inflamación o el cáncer. Pero su equipo sabía que todavía les faltaba una parte de la historia.
«La eliminación de genes es excelente para comprender los conceptos básicos de cómo funcionan las células inmunitarias, pero un enfoque de solo eliminación puede pasar por alto la identificación de algunos genes realmente críticos». genes», dice Zachary Steinhart, Ph.D., becario postdoctoral en Marson Lab y coautor principal del nuevo artículo.
En particular, eliminar un gen no indica lo que sucedería si, en cambio, hiciera que el gen fuera más activo.
Así que los investigadores recurrieron a CRISPRa, abreviatura de activación de CRISPR. En CRISPRa, la proteína Cas9 se altera para que ya no pueda cortar el ADN. Más bien, los científicos pueden adjuntar un activador molecular «on» a Cas9, de modo que cuando se una a un gen, lo active. Alternativamente, pueden conectar un represor y un interruptor de «apagado» a Cas9 para apagar los genes, logrando un resultado similar a un enfoque de inactivación típico (llamado CRISPRi por interferencia CRISPR).
Mapeo de genes de células T
T, un tipo de glóbulo blanco, son uno de los mediadores clave de la inmunidad en el cuerpo humano; no solo se dirigen a los patógenos invasores, sino que también dirigen a otras células inmunitarias para que aumenten o disminuyan sus respuestas a los intrusos o las células cancerosas. Este mensaje se logra mediante la producción de moléculas de señalización conocidas como citocinas. Diferentes tipos de células T producen diferentes repertorios de citoquinas, y diferentes citoquinas o cócteles de citoquinas tienen diferentes efectos sobre la respuesta inmunitaria.
Controlar las citoquinas de las células T, dice Marson, ofrecería nuevas oportunidades para remodelar respuestas inmunitarias completas en una amplia gama de diferentes contextos de enfermedades. Pero los investigadores tienen una comprensión incompleta de exactamente qué genes controlan qué citocinas.
En el nuevo trabajo, Marson, Steinhart y el coautor Ralf Schmidt, MD, trabajaron con sus colegas para adaptar CRISPRa y CRISPRi a trabajar con alta eficiencia en células T primarias, algo nunca antes hecho.
«Esta eficiencia mejorada en la entrega de la maquinaria CRISPRa o CRISPRi en las células fue fundamental para permitir experimentos en todo el genoma y acelerar los descubrimientos», dice Marson.
Luego, el equipo de investigación utilizó estos enfoques para activar o desactivar casi 20 000 genes en células T humanas aisladas directamente de varios voluntarios sanos. Examinaron las células resultantes en busca de cambios en la producción de citocinas y se centraron en cientos de genes que sirven como reguladores clave de citocinas, incluidos algunos nunca antes identificados en las pantallas de eliminación.
«Nuestro trabajo demuestra la precisión y la escalabilidad de esta tecnología en células T humanas», dice Schmidt. «Y rápidamente aprendimos las reglas de qué genes se pueden activar para marcar los niveles de ciertas citoquinas».
Mejores terapias de células T
Para tratar algunos tipos de cáncer, los médicos están cada vez más utilizando la terapia de células CAR-T, en la que las células T se extraen del cuerpo de un paciente, se modifican en un laboratorio para atacar las células cancerosas y luego se reinfunden. Impulsar la capacidad de las células T para combatir el cáncer alterando su producción de citoquinas, por ejemplo, podría hacer que la terapia con células CAR-T sea aún más poderosa.
«Nuestros nuevos datos nos brindan este manual de instrucciones increíblemente completo para las células T», dice Marson. «Ahora tenemos un lenguaje molecular básico que podemos usar para diseñar una célula T para que tenga propiedades muy precisas».
El laboratorio de Marson ahora está estudiando algunos de los genes individuales identificados en su pantalla, además de trabajar para aprovechar aún más CRISPRa y CRISPRi para descubrir genes que controlan otros rasgos críticos en las células inmunitarias humanas.
«Al trabajar con el Instituto de Inmunología Genómica Gladstone-UCSF, el Instituto de Genómica Innovadora y la Iniciativa Terapéutica Viva de la UCSF, nuestro El equipo ahora espera usar nuestro nuevo manual de instrucciones para crear programas de genes sintéticos que puedan ser diseñados con CRISPR en las inmunoterapias celulares de próxima generación para tratar una amplia gama de enfermedades», dice Marson.
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La edición de genes se expande a nuevos tipos de células inmunitarias Más información: Ralf Schmidt et al, Las pantallas de activación e interferencia CRISPR decodifican las respuestas de estimulación en las células T humanas primarias, Science (2022) ). DOI: 10.1126/ciencia.abj4008. www.science.org/doi/10.1126/science.abj4008 Información de la revista: Science
Proporcionado por Gladstone Institutes Cita: Los científicos usan el método de activación CRISPR para revelar ‘Rosetta Stone’ de la función de las células inmunitarias (3 de febrero de 2022) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-02-scientists-crispr-method-reveal-rosetta.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.