Científicos del Salk Institute (La Jolla, California) han creado una nueva versión de la tecnología de edición del genoma CRISPR/Cas9 que les permite activar genes sin crear rupturas en el ADN, es decir, sin cambiar la secuencia. Así se evita uno de los principales obstáculos en el uso tecnologías de edición genética para tratar enfermedades humanas.  En el estudio, que publica la revista Cell, los investigadores han utilizado este nuevo enfoque en el tratamiento de diversas enfermedades, como la diabetes, la enfermedad renal aguda y la distrofia muscular, en modelos de ratones.

Este trabajo lo lidera el Dr. Juan Carlos Izpisúa, Profesor de Expresión Genética del Salk Institute. También han participado, entre otros, el Dr. Josep Maria Campistol, Director General y Nefrólogo del Hospital Clínic e investigador del IDIBAPS, y científicos de la Universidad Católica de Murcia (UCAM) y de la Fundación Pedro Guillén.

La mayoría de los sistemas CRISPR / Cas9 funcionan mediante la creación de roturas en la doble cadena de ADN en las regiones del genoma seleccionadas para su edición o supresión. Son muchos los investigadores que se oponen a crear tales rupturas en el ADN de los seres humanos vivos. "Aunque muchos estudios han demostrado que CRISPR / Cas9 se puede aplicar como una poderosa herramienta para la terapia génica, hay una creciente preocupación por las mutaciones no deseadas generadas por las roturas de doble cadena a través de esta tecnología", explica Juan Carlos Izpisua Belmonte. "Hemos podido dar solución a esta preocupación", añade.

En el sistema CRISPR / Cas9 original, la enzima Cas9 se acopla a ARNs guía que la dirigen al lugar correcto en el genoma para crear las roturas en la doble cadena. Recientemente, algunos investigadores han empezado a utilizar una forma "muerta" de Cas9 (dCas9), que puede dirigirse a lugares específicos en el genoma, pero sin cortar el ADN.  Así, dCas9 se acopla a los dominios de activación transcripcional, o interruptores moleculares, que activan genes específicos. Pero la proteína-dCas9 resultante unida a los interruptores  es demasiado grande y voluminosa para caber en el vehículo que se utiliza para administrar este tipo de terapias a células en organismos vivos, los virus adenoasociados (AAV). La falta de un sistema de entrega eficiente hace que sea muy difícil utilizar esta herramienta en aplicaciones clínicas.

En el artículo publicado en Cell, los investigadores combinaron Cas9/dCas9 con una gama de diferentes interruptores para encontrar una combinación que funcionara incluso cuando las proteínas no estaban fusionadas entre sí. En otras palabras, Cas9 o dCas9 se empaquetó en un AAV, y los interruptores y el ARN guía, en otro. También optimizaron los ARN guía para asegurarse de que todas las piezas terminaran en el lugar deseado en el genoma, y ​​que el gen diana fuese fuertemente activado.

"Todos los componentes trabajan juntos en el organismo para influir en los genes endógenos", explica Hsin-Kai (Ken) Liao, investigador en el laboratorio de Izpisúa Belmonte y primer autor del artículo. De esta manera, la tecnología funciona a nivel epigenético, lo que significa que influye en la actividad de los genes sin cambiar la secuencia de ADN. Para probar el método, los investigadores utilizaron modelos de ratón de lesión renal aguda, diabetes tipo 1 y una forma de distrofia muscular. En cada caso, diseñaron su sistema CRISPR / Cas9 para impulsar la expresión de un gen endógeno que podría revertir los síntomas de la enfermedad.

En el caso de la enfermedad renal, activaron dos genes que se sabía que estaban involucrados en la función renal, y observaron no solo un aumento en los niveles de las proteínas asociadas con esos genes, sino también una mejor función renal después de una lesión aguda. Para la diabetes tipo 1, tenían como objetivo aumentar la actividad de los genes que podrían generar células productoras de insulina. Una vez más, el tratamiento funcionó, disminuyendo los niveles de glucosa en sangre en un modelo de diabetes en ratones. Y para la distrofia muscular, los investigadores expresaron genes que se ha demostrado con anterioridad que pueden revertir los síntomas de la enfermedad, incluido un gen particularmente grande que no puede ser administrado fácilmente a través de terapias genéticas mediadas por virus tradicionales.

"Cuando vimos los resultados en ratones, nos emocionamos mucho", señala Fumiyuki Hatanaka, investigador del Salk Institute y coautor del artículo. "Podemos inducir la activación de genes y, al mismo tiempo, ver el cambio fisiológico".

El equipo de investigadores ahora está trabajando para mejorar la especificidad de este sistema y aplicarlo a más tipos de células y órganos para tratar una gama más amplia de enfermedades humanas, así como para rejuvenecer órganos específicos y revertir el proceso de envejecimiento. Se necesitan más pruebas de seguridad antes de poder utilizar esta técnica en seres humanos.

"Este trabajo, liderado por el Dr. Izpisúa-Belmonte y su equipo, abre nuevas perspectivas en el campo de la edición génica y en la posibilidad de mejorar el pronóstico de determinadas enfermedades ", explica el Dr. Josep M. Campistol, que espera que, "este nuevo enfoque algún día se pueda trasladar a la práctica clínica y confimar su potencial terapéutico".

Otros investigadores que han participado en el estudio son Toshikazu Araoka, Pradeep Reddy, Min-Zu Wu, Takayoshi Yamauchi, Masahiro Sakurai, David O´Keefe y Concepción Rodríguez Esteban, del Salk Institute; Yinghui Sui, Cheng-Jang Wu y Li-Fan Lu, de la Universidad de California en San Diego; Estrella Núñez, de la Universidad Católica de Murcia y Pedro Guillen, de la Fundación Pedro Guillén.