La edición de genes es un potente método tanto para la investigación como para la terapia. Desde la llegada de la tecnología CRISPR/Cas9, ganadora de un Premio Nobel, una herramienta rápida y precisa para la edición del genoma descubierta en 2012, los científicos han estado trabajando para explorar sus capacidades y mejorar su rendimiento.

El método CRISPR/Cas9 funciona a partir de una técnica de defensa empleada por las bacterias contra los atacantes virales. Para realizar esta función, las bacterias cortan un trozo del material genético del virus invasor y lo incorporan al suyo propio para reconocerlo más tarde. Si las bacterias se reinfectan, pueden apuntar a las secuencias genéticas ahora familiares para su destrucción.

En este proceso, se utiliza la enzima Cas9 como "tijeras moleculares" para cortar secuencias que reconoce, guiado por el sistema CRISPR. Este corte es también una oportunidad para reemplazar los genes cortados con otros similares (homólogos) pero mejorados, utilizando los mecanismos de reparación naturales de la célula. Si tiene éxito, la celda debería tener expresiones y funciones modificadas a partir de entonces.

Para llevar la plantilla de reparación de ADN al núcleo de la célula donde vive su material genético, a menudo se utilizan virus. "Si bien son efectivos, los flujos de trabajo virales son costosos, difíciles de escalar y potencialmente tóxicos para las células", indican investigadores de la Universidad de California en Santa Bárbara (EEUU), que han creado un método que aumenta la eficacia de la edición CRISPR/Cas9 sin necesidad de utilizar material vírico para transportar la plantilla genética utilizada para editar la secuencia genética diana.

Según el estudio, publicado en ´Nature Biotechnology´, este método estimula la reparación dirigida por homología (un paso en el proceso de edición genética) en aproximadamente tres veces "sin aumentar las frecuencias de mutación ni alterar los resultados de la reparación por unión de extremos".

Ventajas de las plantillas no virales

Las plantillas no virales son potencialmente menos costosas y más escalables, aunque los investigadores aún deben superar barreras de eficiencia y toxicidad. En su estudio, el laboratorio Richardson descubrió que la introducción de enlaces cruzados de filamentos en el flujo de trabajo aumentaba drásticamente la reparación dirigida por homología.

Los enlaces cruzados entre cadenas son lesiones que mantienen las dobles cadenas de una hélice de ADN unidas entre sí, lo que hace que no puedan replicarse. La quimioterapia contra el cáncer utiliza este mecanismo para interrumpir el crecimiento tumoral y destruir las células cancerosas. Sin embargo, añadidos a una plantilla de reparación dirigida por homología, se descubrió que estos entrelazados estimulan los mecanismos naturales de reparación de la célula y aumentan la probabilidad de éxito de la edición. "Básicamente, lo que hemos hecho es tomar esta plantilla de ADN y dañarla", dijo Chris Richardson, biólogo de la UC Santa Bárbara. De hecho, lo hemos dañado de la forma más grave que se me ocurre. El resultado es un sistema no viral de edición de genes altamente eficiente y mínimamente propenso a errores".

"Lo que creemos que sucede es que la célula detecta e intenta reparar el ADN dañado al que le hemos agregado este enlace cruzado", señaló Richardson. "Y al hacerlo, retrasa a la célula más allá de un punto de control donde normalmente detendría este proceso de recombinación. Y así, al prolongar la cantidad de tiempo que le toma a la célula hacer esta recombinación, es más probable que las ediciones se completen"."Estudiar este nuevo proceso también podría conducir a una mejor comprensión de cómo las células detectan los reactivos de edición y cómo ´deciden´ aceptarlos o no", concluyó.