Científicos del Instituto Broad del MIT y Harvard (Estados Unidos) han desarrollado una nueva técnica de edición del genoma CRISPR, denominada prime editing, que tiene el potencial de corregir hasta el 89% de las variaciones genéticas conocidas que causan enfermedades.

Esta técnica combina dos de las proteínas más importantes de la biología molecular, CRISPR-Cas9 y una transcriptasa inversa, así como un nuevo ARN para realizar inserciones, eliminaciones y todos los posibles cambios de una sola letra en el ADN de las células humanas. Así, es capaz de editar directamente células humanas de una manera "precisa, eficiente y altamente versátil", según explican sus creadores en un artículo científico en la revista 'Nature'.

"Una de las principales aspiraciones de las ciencias biológicas moleculares es la capacidad de realizar con precisión cualquier cambio en el genoma en cualquier lugar. No conocemos otra tecnología de edición en células de mamíferos que ofrezca este nivel de versatilidad y precisión con tan pocos subproductos", argumenta el autor principal del trabajo, David Liu, quien puntualiza que su aplicación real en humanos aún está lejos.

Por el momento, el equipo ha demostrado la capacidad de prime editing para corregir con precisión las variantes genéticas que causan la anemia de células falciformes, también denominada anemia drepanocítica, lo que requiere la conversión de una base de ADN T en una A, y la enfermedad de Tay-Sachs, que requiere la eliminación de cuatro letras de ADN en una ubicación precisa en el genoma.

Variedad de tipos de edición exitosos en células humanas

Los investigadores también han conseguido una variedad de tipos de edición exitosos en células humanas y neuronas primarias de ratones, incluyendo las 12 maneras posibles de reemplazar una letra de ADN por otra, inserciones de nuevos segmentos de ADN de hasta 44 letras de ADN de largo, eliminaciones precisas de hasta 80 letras de ADN, y modificaciones que combinan estos diferentes tipos de ediciones.

"Con prime editing, ahora podemos corregir directamente la mutación de la anemia drepanocítica a la secuencia normal y eliminar las cuatro bases de ADN adicionales que causan la enfermedad de Tay-Sachs, sin cortar el ADN por completo ni necesitar plantillas de ADN. La clave de este sistema es que hay pocas restricciones en la secuencia editada", comenta Liu.

Prime editing difiere de los anteriores sistemas de edición genómica en que utiliza el ARN para dirigir la inserción de nuevas secuencias de ADN en las células humanas. La primera herramienta CRISPR utilizada para la edición del genoma en células humanas fue la proteína Cas9, que hace rupturas cercanas en cada hebra de ADN, cortando el ADN por completo. Estas herramientas pueden alterar los genes diana en un lugar específico y luego hacer posible añadir nuevas secuencias mediante la recombinación de nuevo ADN en el sitio, dirigido por la propia célula.

El nuevo sistema implica acoplar Cas9 a una proteína diferente llamada transcriptasa inversa. El complejo molecular utiliza una hebra del sitio del ADN diana para iniciar la escritura directa de información genética editada en el genoma. Un nuevo tipo de ARN guía, llamado pegRNA, dirige al editor principal a su objetivo, donde un Cas9 modificado corta una hebra del ADN.

El pegRNA también contiene nucleótidos de ARN adicionales que codifican la nueva secuencia editada. Para transferir esta información, el elemento de transcriptasa inversa lee la extensión del ARN y escribe los nucleótidos de ADN correspondientes en el objetivo.

El equipo de investigación tiene la intención de continuar optimizando prime editing, incluyendo la maximización de su eficiencia en muchos tipos de células diferentes, investigando más a fondo sus efectos potenciales en las células, pruebas adicionales en modelos celulares y animales de la enfermedad, y explorando los mecanismos en animales para facilitar una posible aplicación terapéutica en humanos.