Consiguen restaurar parcialmente la visión en animales ciegos
Hasta ahora, las técnicas que modifican el ADN --como el sistema CRISPR-Cas9-- han sido más eficaces en las células que se dividen, como las de la piel o el intestino
Investigadores del Instituto Salk, en La Jolla, California, Estados Unidos, han descubierto un santo grial de la edición de genes: la habilidad de insertar por primera vez el ADN en una localización objetivo en las células no divisorias que constituyen la mayoría de órganos y tejidos adultos.
La técnica, que el equipo mostró que fue capaz de restaurar parcialmente las respuestas visuales en roedores ciegos, abrirá nuevas vías para la investigación básica y una variedad de tratamientos, como para las enfermedades retinianas, cardiacas y neurológicas.
"Estamos muy emocionados por la tecnología que descubrimos porque es algo que no se podía hacer antes", afirma el español Juan Carlos Izpisúa Belmonte, profesor del Laboratorio de Expresión Genética de Salk y autor principal del artículo sobre el trabajo que se publica este miércoles en 'Nature'. "Por primera vez, podemos entrar en células que no se dividen y modificar el ADN a voluntad. Las posibles aplicaciones de este descubrimiento son enormes", añade.
Hasta ahora, las técnicas que modifican el ADN --como el sistema CRISPR-Cas9-- han sido más eficaces en las células que se dividen, como las de la piel o el intestino, utilizando los mecanismos normales de copiado de las células. La nueva tecnología de Salk es diez veces más eficiente que otros métodos para incorporar nuevos ADN en cultivos de células en división, lo que la convierte en una herramienta prometedora para la investigación y la medicina, según los investigadores.
Pero, --a su juicio-- lo que es más importante es que la técnica Salk representa la primera vez que los científicos han logrado insertar un nuevo gen en una localización precisa del ADN en células adultas que ya no se dividen, como las del ojo, cerebro, páncreas o corazón, ofreciendo nuevas posibilidades terapéuticas en estas células.
CONSIGUEN QUE RATAS CIEGAS RESPONDAN A LA LUZ
Para lograr esto, los investigadores de Salk se centraron en una vía celular de reparación de ADN llamada NHEJ (recombinación no-homóloga), que repara roturas de ADN al unir de nuevo los extremos originales de la hebra. Los científicos emparejaron este proceso con la tecnología existente de edición de genes para colocar con éxito el nuevo ADN en una ubicación precisa en células que no se dividen.
"Usar esta vía de NHEJ para insertar ADN completamente nuevo es revolucionario para editar el genoma en organismos adultos vivos", subraya Keiichiro Suzuki, investigador principal asociado en el laboratorio de Izpisúa Belmonte y uno de los principales autores del documento. "Nadie ha hecho esto antes", sentencia
En primer lugar, el equipo de Salk trabajó en la optimización de la maquinaria NHEJ para su uso con el sistema CRISPR-Cas9, que permite insertar el ADN en lugares muy precisos dentro del genoma. El equipo creó un paquete de inserción personalizado compuesto por un cóctel de ácido nucleico, al que llamaron HITI ('homology-independent targeted integration') y utilizaron un virus inerte para entregar el paquete de instrucciones genéticas de HITI a neuronas derivadas de células madre embrionarias humanas.
"Ése fue el primer indicio de que HITI podría funcionar en células que no se dividen", relata Jun Wu, científico y coautor principal. Con esa hazaña, el equipo entonces entregó exitosamente la construcción a los cerebros de ratones adultos. Por último, para explorar la posibilidad de utilizar HITI para la terapia de reemplazo de genes, el equipo probó la técnica en un modelo de rata para la retinitis pigmentosa, una enfermedad de degeneración retinal heredada que causa ceguera en los seres humanos.
Esta vez, el equipo empleó HITI para entregar a los ojos de las ratas de tres semanas de edad una copia funcional de Mertk, uno de los genes que está dañado en la retinitis pigmentosa. El análisis realizado cuando las ratas tenían ocho semanas de edad mostró que los animales eran capaces de responder a la luz y pasaron varias pruebas indicando la cicatrización de sus células retinianas.
"Hemos sido capaces de mejorar la visión de estas ratas ciegas", dice la coautora principal Reyna Hernández-Benítez, científica asociada de investigación de Salk. "Éste éxito temprano sugiere que esta tecnología es muy prometedora", subraya esta experta. La tecnología HITI es es adaptable a cualquier sistema de ingeniería genómica, no sólo a CRISPR-Cas9, de forma que a medida que la seguridad y la eficiencia de estos sistemas mejoran, también lo será la utilidad de HITI.
"Ahora tenemos una tecnología que nos permite modificar el ADN de las células que no se dividen para arreglar los genes rotos en el cerebro, el corazón y el hígado --dice Izpisúa--. Esto nos permite, por primera vez, poder soñar con curar enfermedades que antes no podíamos, lo cual es emocionante".
