Los científicos han reutilizado la tecnología de modificación genética CRISPR para identificar anticuerpos en muestras de sangre de pacientes, en un movimiento que podría inspirar una nueva clase de diagnósticos médicos, entre otras aplicaciones, según publican en la revista Molecular Cell.
La tecnología consiste en colecciones personalizables de proteínas unidas a una variante de Cas9, la proteína que constituye el núcleo de CRISPR, que se unirá al ADN pero no lo cortará como lo haría cuando se utiliza para la modificación genética. Cuando estas proteínas fusionadas con Cas9 se aplican a un microchip con miles de moléculas de ADN únicas, cada proteína de la mezcla se autoensamblará en la posición del chip que contenga su correspondiente secuencia de ADN.
Los investigadores han llamado a esta técnica PICASSO, abreviatura de inmovilización de péptidos por autoorganización mediada por Cas9. Al aplicar una muestra de sangre al microarray PICASSO, se pueden identificar las proteínas del microchip que son reconocidas por los anticuerpos del paciente.
Al describir PICASSO, el doctor Stephen Elledge, de la Facultad de Medicina de Harvard y del Hospital Brigham and Women's en Estados Unidos, lo explica gráficamente: "Imagínese que quiere pintar un cuadro en un lienzo, pero en lugar de pintar de forma normal, mezcla todas sus pinturas, las salpica en el lienzo y surge el cuadro perfecto. Con nuestra nueva técnica, se colocan moléculas de ADN en lugares definidos de una superficie y cada proteína de una mezcla se autoensambla con su correspondiente secuencia de ADN, como un kit automatizado de pintura por números. Las micromatrices de proteínas resultantes, basadas en el ADN, permiten identificar rápidamente en las muestras clínicas los anticuerposque reconocen las proteínas que interesan", añade.
La reutilización de tecnología basada en CRISPR podría revolucionar el diagnóstico médico basado en anticuerpos
El equipo de investigación ha demostrado que la tecnología funciona para ensamblar miles de proteínas diferentes, lo que sugiere que podría adaptarse fácilmente como herramienta de diagnóstico médico de amplio espectro. En el estudio, utilizaron la técnica para detectar anticuerpos que se unen a proteínas derivadas de patógenos, incluido el SARS-CoV-2, a partir de la sangre de pacientes que se recuperan del Covid-19.
Karl Barber, becario científico que realizó gran parte del trabajo para desarrollar la tecnología durante su estancia en el laboratorio del doctor Elledge. destaca que en este trabajo han demostrado la aplicación de PICASSO para el estudio de proteínas, "creando una herramienta que creemos que podría adaptarse rápidamente al diagnóstico médico -añade-. Nuestra técnica de autoensamblaje de proteínas también podría aprovecharse para el desarrollo de nuevos biomateriales y biosensores con solo unir las dianas de ADN a un andamio y permitir la unión de las proteínas vinculadas a Cas9".
El doctor Elledge, jefe del grupo, comentó: "Uno de los aspectos más emocionantes de este trabajo es la demostración de cómo CRISPR puede aplicarse en un entorno totalmente nuevo. Hasta ahora, CRISPR se utilizaba principalmente para la edición de genes y la detección de ADN o ARN. PICASSO lleva el poder de CRISPR a un nuevo ámbito de estudios de proteínas, y la estrategia de autoensamblaje molecular que mostramos puede ayudar a desarrollar nuevas herramientas de investigación y diagnóstico".
Por su parte, la doctora Megan Kenna, Directora Ejecutiva de Schmidt Science Fellows, afirma que "esta tecnología tiene el potencial de ser utilizada como una herramienta de diagnóstico médico que podría, un día, proporcionar a los médicos una manera de determinar rápidamente el diagnóstico y el mejor curso de tratamiento para cada paciente individual. El modo en que Karl y el equipo de investigación han unido la biología fundamental con la ingeniería molecular para hacer este importante descubrimiento demuestra por qué la interdisciplinariedad en el corazón de nuestra beca es tan crítica para el avance de la ciencia".