Las procariotas (bacterias y arqueas) son los microorganismos que contienen secuencias repetitivas del ADN que les permite reconocer infecciones sufridas por sus antepasados y eliminarlas cortando a su vez la cadena de ADN de los invasores. Su mecanismo, el sistema CRISPR-Cas, ha sido utilizado en los últimos años como una importante herramienta para mejorar tratamientos de patologías de origen genético que actualmente no tienen cura.
Su estructura permite programarlos fácilmente para apuntar a distintas partes del ADN. Son ampliamente utilizadas en los laboratorios de biología molecular, capaces de editar células, tejidos y organismos al completo. El único problema que se ha encontrado al usarlo en la edición génica en humanos es que las proteínas CRISPR utilizadas actualmente son patogénicas para ellos y los anticuerpos las enfrentan, reduciendo su capacidad de acción.
Ante esta realidad los investigadores han buscado distintas formas de esquivar esta acción defensiva contra estas herramientas, para ello han viajado por distintas partes del mundo, a la caza de bacterias que no hayan estado en contacto con las personas a lo largo de la historia, también en el tiempo, como la investigación que a principios de este año resultaba del proyecto dirigido por el investigador Raúl Pérez-Jiménez del CIC nanoGUNE sobre la proteína CRISPR de organismos procariotas ancestrales. Y ahora otros investigadores han dado el salto a otros reinos de seres vivos.
La enzima Fanzor usa el ARN como guía para apuntar al ADN con precisión
Hasta el momento se desconocía que este sistema de defensa que permite editar distintos tipos de genomas estuviera presente en otras especies de seres vivos que no fueran las bacterias y arqueas procariotas o que no fuera a base de la proteína CRISPR. Pero, eso no evitó buscar la respuesta a la pregunta ¿es la única herramienta?
La semana pasada investigadores del Massachusetts Institute of Technology (MIT) consiguieron responder a esta pregunta al publicar en Nature sus resultados sobre fanzor, la primera enzima de corte de ADN guiada por ARN que se encuentra en células eucariotas. Un sistema que podría ser incluso más preciso que los CRISPR-Cas según avanzan los autores de dicho estudio.
APROXIMACIONES A NUEVAS EDICIONES
Las proteínas Fanzor se encuentra en células eucariotas. Estas últimas evolucionaron de las procariotas, desarrollaron un núcleo celular y son la base de cuatro de los cincos reinos de los seres vivos: animal, vegetal, hongos y protistas. La enzima Fanzor usa el ARN como guía para apuntar al ADN con precisión, y, lo más importante para la Medicina, los autores mostraron que podrían programarse para editar el genoma de células humanas. “Este nuevo sistema es otra forma de realizar cambios precisos, complementando las herramientas que ya tenemos”, señala el autor principal del estudio, Feng Zhang, profesor de neurociencia James y Patricia Poitras en los departamentos de Ingeniería Biológica y del MIT.
Zhang: "Probablemente haya más sistemas programables de ARN, y continuamos explorando y, con suerte, descubriremos más"
Tras descubrir que existían sistemas programables de ARN en procariotas, OMEGA, y que era precursores del sistema CRISPR-Cas, los investigadores observaron las similitudes de esta proteína con Fanzor, presente en las células eucariotas, y decidieron investigar su uso como sistema guiado por ARN. Demostró ser capaz de cortar el ADN y utilizar ARN para dirigirse a sitios particulares del genoma, también de generar inserciones en el material genético humano.
La ingeniería sistémica, con la introducción de mutaciones en la proteína, permitió aumentar la eficacia de este sistema. Al igual que los sistemas basados en CRISPR, este sistema se puede reprogramar fácilmente para apuntar a sitios específicos del genoma. El objetivo es convertirlo en una “nueva y poderosa” tecnología de edición del genoma para aplicaciones terapéuticas y de investigación.
Su descubrimiento, además, abre las puertas a seguir buscando nuevos sistemas. “La naturaleza es increíble. Hay tanta diversidad”, dice Zhang. "Probablemente haya más sistemas programables de ARN, y continuamos explorando y, con suerte, descubriremos más", concluye.