Un equipo de científicos del Francis Crick Institute han descubierto un conjunto de reglas simples que determinan la precisión de la edición del genoma CRISPR/Cas9 en células humanas. Estas reglas podrían ayudar a mejorar la eficiencia y seguridad de la edición del genoma tanto en el laboratorio como en la clínica.

A pesar del amplio uso del sistema CRISPR, la aplicación racional de la tecnología se ha visto obstaculizada por la suposición de que el resultado de la edición del genoma es impredecible, lo que resulta en eliminaciones aleatorias o inserciones de regiones de ADN en el sitio objetivo.

Antes de poder aplicar CRISPR de manera segura en la clínica, los científicos deben asegurarse de que puedan predecir de manera confiable y precisa cómo se modificará el ADN.

Paola Scaffidi del Francis Crick Institute y quien dirigio el estudio, dijo en un comunicado:

Hasta ahora, la edición de genes con CRISPR ha involucrado muchas conjeturas, frustración y prueba y error.

Se pensó que los efectos de CRISPR eran impredecibles y aparentemente aleatorios, pero al analizar cientos de ediciones, nos sorprendió descubrir que en realidad hay patrones simples y predecibles detrás de todo esto.

Esto cambiará fundamentalmente la forma en que usamos CRISPR, lo que nos permite que estudiemos la función genética con mayor precisión y acelerando significativamente nuestra ciencia”.

Al examinar los efectos de la edición del genoma CRISPR en 1491 sitios objetivo a través de 450 genes en células humanas, el equipo descubrió que los resultados pueden predecirse basándose en reglas simples. Estas reglas dependen principalmente de una «letra» genética que ocupa una posición particular en la región reconocida por el «ARN guía» para dirigir las tijeras moleculares, Cas9.

Los ARN guía son moléculas sintéticas formadas por alrededor de 20 letras genéticas (A, T, C, G), diseñadas para unirse a una sección específica de ADN en el gen objetivo. Cada letra genética tiene un compañero complementario: A se une a T y C se une a G, que se mantienen unidas.

Crédito: Francis Crick Institute

Edición de genes

En este estudio, los investigadores encontraron que el resultado de una edición de un gen en particular depende de la cuarta letra del final de la guía de ARN, adyacente al sitio de corte. El equipo descubrió que si esta letra es una A o una T, habrá una inserción genética muy precisa; una C conducirá a una eliminación relativamente precisa y una G dará lugar a muchas eliminaciones imprecisas. Por lo tanto, simplemente evitar los sitios que contienen una G hace que la edición del genoma sea mucho más predecible.

El Dr. Anob Chakrabarti, doctor en clínica de Wellcome Trust, miembro del laboratorio de bioinformática y biología computacional de Crick y primer autor conjunto del estudio, dijo en un comunicado:

“Nos sorprendió descubrir que las reglas que determinan el resultado de la edición del genoma humano CRISPR son tan simples.

Al tener en cuenta estas reglas al diseñar nuestros ARN guía, podemos maximizar las posibilidades de obtener el resultado deseado de una edición específica del gen, lo que es particularmente importante en un contexto clínico”.

El equipo también descubrió que la «apertura» o «cerrado» del ADN objetivo también afecta el resultado de la edición de genes. La adición de compuestos que obligan a que el ADN se abra, lo que permite a Cas9 escanear el genoma, llevó a una edición más eficiente, lo que podría ayudar cuando se deban introducir modificaciones en genes particularmente cerrados.

El estudio científico ha sido publicado en Molecular Cell.