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Un nuevo sistema de edición de genes se dirige a múltiples mutaciones puntuales a la vez

Las nuevas herramientas de edición del genoma llamadas editores de base ortogonal multiplexada (MOBE) instalan múltiples mutaciones puntuales a la vez, según investigadores de la Universidad de California en San Diego (UCSD) que las desarrollaron. Los MOBE utilizan estructuras de ARN llamadas aptámeros (pequeños bucles de ARN que se unen a proteínas específicas) para reclutar enzimas modificadoras de bases en ubicaciones genómicas específicas, lo que permite la edición simultánea de múltiples sitios con alta eficiencia y una menor incidencia de interferencias.

Los investigadores dicen que esta es la primera vez que alguien usa aptámeros para reclutar ABE (editores de bases de adenosina) en combinación con CBE (editores de bases de citosina) en un patrón ortogonal para crear los MOBE.

«La mayoría de las variantes identificadas no están clasificadas clínicamente, por lo que ni siquiera sabemos si son patógenas o benignas», dijo Quinn T. Cowan, recién graduada de doctorado del Departamento de Química y Bioquímica de UCSD y primera autora del artículo. «Nuestro objetivo era crear una herramienta que pudiera usarse en el modelado de enfermedades mediante la instalación de múltiples variantes en un entorno de laboratorio controlado donde se puedan estudiar más a fondo».

Su trabajo aparece en Nature Biotechnology , el 21 de mayo de 2024. Fue dirigido por Alexis C. Komor, PhD, del Departamento de Química y Bioquímica de UCSD.

Los métodos actuales para modelar o corregir mutaciones en células vivas son ineficaces, afirman estos investigadores, especialmente cuando se multiplexan, es decir, instalan múltiples mutaciones puntuales simultáneamente en todo el genoma. El equipo de Komor estaba especialmente interesado en comparar genomas que difieren en un cambio de una sola letra en el ADN.

Un problema con el uso del genoma en el modelado de enfermedades es la gran cantidad de variaciones posibles. Los científicos que intentaron determinar qué mutaciones genéticas son responsables de las enfermedades cardíacas pudieron decodificar los genomas de una cohorte que padecía enfermedades cardíacas, pero la cantidad de variaciones entre dos personas cualesquiera hace que sea muy difícil determinar qué combinación de variaciones causa la enfermedad.

La herramienta tradicional de edición de genes CRISPR-Cas9 utiliza un ARN guía que actúa como una señal de GPS que va directamente a la ubicación genómica objetivo de la edición. Cas9 es la enzima de unión al ADN que corta ambas hebras del ADN, provocando una rotura completa, pero las roturas de doble hebra pueden ser tóxicas para las células. Este tipo de edición de genes también puede conducir a indeles (inserciones y eliminaciones aleatorias) donde la célula no es capaz de repararse a sí misma perfectamente. La edición de múltiples genes en CRISPR-Cas9 multiplica los riesgos.

En lugar de CRISPR, el laboratorio de Komor utiliza una técnica de edición de bases que ella desarrolló, que realiza un cambio químico en el ADN, aunque sólo se puede realizar un tipo de edición (C a T o A a G, por ejemplo) a la vez. Entonces, en lugar de tijeras que cortan una sección completa a la vez, esta versión de edición base borra y reemplaza una letra a la vez. Es más lento, pero los investigadores dicen que es más eficiente y menos dañino para las células.

Como escriben los investigadores, diseñaron: «Tanto los BE de adenina [editores de bases] como los BE de citosina pueden multiplexarse ​​ortogonalmente mediante el uso de sistemas de proteína de cubierta de aptámero de ARN para reclutar las enzimas modificadoras del ADN directamente en los ARN guía». El equipo generó cuatro sistemas BE ortogonales multiplexados que permiten tasas de ediciones simultáneas precisas de hasta el 7,1% en la misma cadena de ADN sin estrategias de enriquecimiento o selección.

Las diferencias son marcadas: descubrieron que cuando CBE y ABE se administraban juntos sin utilizar MOBE, se producía diafonía hasta el 30% de las veces. Con MOBE, la diafonía fue inferior al 5 %, al tiempo que se logró una eficiencia de conversión del 30 % de los cambios de base deseados.

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