La revista científica Cell publica hoy jueves los avances logrados por el equipo de investigadores liderado por Juan Carlos Izpisua, profesor del Laboratorio de Expresión Génica del Instituto Salk y Catedrático Extraordinario de Biología del Desarrollo de la Universidad Católica de Murcia (UCAM), que han logrado utilizar la técnica CRISPR como una herramienta médica de precisión que actúa sin romper o modificar la secuencia de ADN.

Esta metodología puede usarse para tratar varias enfermedades, incluidas la diabetes, la enfermedad renal aguda y la distrofia muscular, simplemente modificando la epigenética. Estos investigadores, con la financiación de la UCAM, han ideado una nueva versión de la tecnología de edición génica CRISPR / Cas9 que les permite activar genes sin cortar la cadena ADN, lo que puede eludir un gran obstáculo a la hora de usar esta tecnología para tratar enfermedades humanas.

La mayoría de los sistemas CRISPR / Cas9 funcionan mediante la creación de cortes en la doble cadena de ADN (DSB) en regiones específicas del genoma, pero esto podría generar efectos indeseados a la hora de su aplicación en seres humanos. Por ello, y como prueba de concepto, el grupo del Dr. Izpisua ha desarrollado este nuevo enfoque para tratar varias enfermedades sin alterar el genoma de la célula tratada.

"Aunque la tecnología de CRISPR / Cas9 podría aplicarse como una poderosa herramienta para la terapia génica, hay una creciente preocupación por las mutaciones no deseadas que se puedan producir por los cortes en la doble cadena de ADN a través de esta tecnología", dice Juan Carlos Izpisua Belmonte, catedrático extraordinario de Biología del Desarrollo de la UCAM y autor principal del trabajo. "Sin embargo, mediante esta tecnología alternativa podemos evitar ese problema ".

En el sistema CRISPR / Cas9 original, la enzima Cas9 es conducida por un ARN guía al lugar correcto del genoma donde cortará la doble cadena. En el caso de la forma alternativa de Cas9 denominada como dCas9, ésta también está dirigida a un lugar específico del genoma pero no corta el ADN. Generalmente el sistema dCas9 se encuentra acoplado o unido a interruptores moleculares que activan la transcripción (expresión) de genes específicos. Sin embargo, la proteína dCas9 unida a estos interruptores es demasiado grande y no cabe en el vehículo utilizado normalmente (adenovirus asociados, AAV) para administrar este tipo de terapias a células en organismos vivos. La falta de un vehículo eficiente para introducir esta maquinaria en células vivas hace que sea muy difícil utilizar esta herramienta en aplicaciones clínicas.

Por esa razón, el equipo del Dr. Izpisua combinó los mecanismos de actuación de los sistemas Cas9 y dCas9, junto a una gama de diferentes interruptores moleculares para descubrir cuál era la combinación óptima. De hecho, el sistema emplea interruptores moleculares que no están fusionados a la molécula de Cas9, es decir, que pueden ser administrados en adenovirus independientes. En este estudio, la optimización de los ARN guía asegura que estos puedan reconocer el lugar deseado en el genoma y además reclutar a los interruptores moleculares para activar ese gen concreto.

"Todos los componentes trabajan juntos en el organismo para modificar la expresión de los genes endógenos", dice Hsin-Kai (Ken) Liao, primer autor del artículo. De esta manera, la tecnología funciona mediante regulación epigenética, lo que influye en la expresión de los genes sin cambiar la secuencia del ADN.

Para probar este método, los investigadores utilizaron modelos de ratón que presentaban lesión renal aguda, diabetes tipo 1 o una forma de distrofia muscular. En cada caso, diseñaron su sistema CRISPR / Cas9 para activar la expresión de un gen endógeno especifico 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 mejora de la función renal, y observaron no solo un aumento en los niveles de las proteínas asociadas con la expresión de esos genes, sino también una mejor función renal después de una lesión aguda. Para la diabetes tipo 1, tenían como objetivo aumentar la expresión de los genes que llevaran a la producción de insulina. Una vez más, el método funcionó, disminuyendo los niveles de glucosa en sangre en un modelo de diabetes en ratones. Para la distrofia muscular se incrementó la expresión de genes involucrados en la reversión de los síntomas de la enfermedad, incluido uno particularmente grande, que no puede ser introducido fácilmente a través de terapias génicas usando virus tradicionales.

"Nos emocionamos cuando vimos los resultados en ratones", añade Fumiyuki Hatanaka, coautor del artículo. "Podemos inducir la activación de genes y, al mismo tiempo, ver el cambio fisiológico".

El equipo investigador ahora sigue trabajando para mejorar la especificidad de este sistema y aplicarlo a más tipos de células y órganos con el fin de tratar una gama más amplia de enfermedades humanas, así como para rejuvenecer órganos específicos y revertir el proceso de envejecimiento. Según dice Estrella Núñez: “Todavía se necesitan más pruebas de seguridad antes de hacer ensayos en humanos”.