Muchas enfermedades genéticas son causadas por diversas mutaciones distribuidas en un gen completo, y diseñar enfoques de edición del genoma para la mutación de cada paciente sería poco práctico y costoso.
Investigadores del Hospital General de Massachusetts (MGH) desarrollaron recientemente un método optimizado que mejora la precisión de la inserción de grandes segmentos de ADN en un genoma.
Este enfoque podría usarse para insertar un gen de reemplazo completamente normal o «de tipo salvaje», que podría actuar como una terapia general para una enfermedad, independientemente de la mutación particular de un paciente.
El trabajo implica la optimización de una nueva clase de tecnologías llamadas transposasas asociadas a CRISPR (CAST), que son herramientas prometedoras para grandes inserciones de ADN que pueden dirigirse fácilmente a un sitio genómico deseado a través de un ARN guía reprogramable.
Sin embargo, en su estado natural, los CAST tienen propiedades indeseables para las aplicaciones de edición del genoma, es decir, pureza del producto subóptima (la frecuencia con la que solo se inserta la secuencia de ADN deseada en el genoma) y una tasa relativamente alta de integración no deseada fuera del objetivo en sitios no deseados. en el genoma.
En su investigación publicada en Naturaleza Biotecnologíaun equipo dirigido por el primer autor Connor Tou, estudiante graduado en MIT y MGH, y el autor principal Ben Kleinstiver, PhD, Investigador Asistente en el Centro de Medicina Genómica en MGH y Profesor Asistente en la Facultad de Medicina de Harvard, abordó estas deficiencias al utilizando enfoques de ingeniería de proteínas para modificar las propiedades de los sistemas CAST.
Descubrieron que agregar una determinada enzima llamada endonucleasa de guía de mella a los CAST dio como resultado un aumento dramático en la pureza del producto hacia la inserción prevista.
La optimización adicional de la estructura de CAST condujo a inserciones de ADN con alta eficiencia de integración en los objetivos genómicos previstos con inserciones muy reducidas en sitios fuera de los objetivos no deseados.
Los investigadores llamaron al sistema nuevo y mejorado «HELIX», que es la abreviatura de Homing Endonuclease-assisted Large-sequence Integrating CAST-compleX.
«Demostramos un enfoque generalizable que se puede usar para modificar una variedad de sistemas CAST en versiones más seguras y efectivas que tienen una alta pureza del producto y especificidad en todo el genoma», dice Tou.
«Al combinar nuestros conocimientos, creamos sistemas HELIX con más del 96 % de especificidad de integración en el objetivo, un aumento de aproximadamente el 50 % para el sistema CAST natural natural. También determinamos que HELIX mantiene sus propiedades ventajosas en las células humanas. «
Kleinstiver señala que la tecnología podría tener aplicaciones más allá de la capacidad de restaurar genes saludables normales en individuos con mutaciones que causan enfermedades.
«Además, la integración de ADN programable puede facilitar los esfuerzos de ingeniería celular donde la instalación de grandes secuencias genéticas en ubicaciones específicas podría dotar a las células de nuevas capacidades al tiempo que evita los problemas de seguridad, eficacia y fabricación que resultan de los enfoques tradicionales de integración aleatoria», dice.
El estudio también es coautor de Benno Orr.
Este trabajo fue apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias y MGH.
