Bioingenieros de la Universidad de Stanford han reutilizado un sistema CRISPR “que no funciona” con el objetivo de hacer una versión más pequeña de la herramienta de ingeniería del genoma para así facilitar su administración a las células humanas, tejidos y el cuerpo para la terapia génica.
Y es que, los diferentes sistemas CRISPR que se utilizan o se están probando clínicamente para la terapia génica de enfermedades del ojo, el hígado y el cerebro siguen siendo limitados en su alcance porque todos son demasiado grandes y, por lo tanto, este tamaño dificulta su introducción en células, tejidos u organismos vivos.
En este sentido, los investigadores han dado un paso adelante ya que el nuevo sistema está hecho de aproximadamente 529 aminoácidos, mientras que los sistemas CRISPR de uso común están hechos de aproximadamente 1.000 a 1.500 aminoácidos.
Es por ello que, tras varios experimentos, los investigadores han confirmado que CasMINI podría eliminar, activar y editar el código genético al igual que sus contrapartes más robustas.
Para hacer que el sistema sea lo más pequeño posible, los investigadores decidieron comenzar con la proteína CRISPR Cas12f (también conocida como Cas14), porque contiene solo alrededor de 400 a 700 aminoácidos. Sin embargo, al igual que otras proteínas CRISPR, Cas12f se origina naturalmente a partir de Archaea, organismos unicelulares, lo que significa que no se adapta bien a las células de mamíferos, y mucho menos a las células del cuerpo humano. Se sabe que solo unas pocas proteínas CRISPR funcionan en células de mamíferos sin modificaciones. Desafortunadamente, CAS12f no es uno de ellas. Esto lo convierte en un desafío atractivo para bioingenieros como Qi.
Su tamaño más pequeño y su facilidad de administración a las células y al cuerpo humano, lo convierten en un sistema potencial para tratar diversas dolencias
Los investigadores plantearon la hipótesis de que el problema era que el ADN del genoma humano es más complicado y menos accesible que el ADN microbiano, lo que dificulta que Cas12f encuentre su objetivo en las células.
Así, al observar la estructura calculada computacionalmente del sistema Cas12f, eligieron cuidadosamente alrededor de 40 mutaciones en la proteína que podrían evitar esta limitación y establecieron una línea para probar muchas variantes de proteínas a la vez.
“Al principio, este sistema no funcionó en absoluto durante un año. Pero después de iteraciones de bioingeniería, vimos que algunas proteínas diseñadas comenzaban a activarse, como por arte de magia. Nos hizo apreciar realmente el poder de la biología sintética y la bioingeniería”, han explicado. “Comenzamos viendo solo dos células que mostraban una señal verde, y ahora, después de la ingeniería, casi todas las células son verdes bajo el microscopio”, han indicado.
Además de la ingeniería de proteínas, los investigadores también diseñaron el ARN que guía a la proteína Cas hacia su ADN objetivo. Las modificaciones en ambos componentes fueron cruciales para que el sistema CasMINI funcionara en células humanas. Probaron la capacidad de CasMINI para eliminar y editar genes en células humanas de laboratorio, incluidos genes relacionados con la infección por VIH, la respuesta inmune antitumoral y la anemia y funcionó en casi todos los genes que probaron, con respuestas sólidas en varios.