MADRID, 20 Feb. (EUROPA PRESS) -
Una nueva técnica de edición de genes CRISPR ha conseguido evitar una enfermedad hepática genética que se sabe que es impulsada por cientos de mutaciones diferentes y mejoró los síntomas clínicos en ratones, informan investigadores de la Universidad de Pensilvania en un nuevo estudio de prueba de concepto publicado en línea en la revista 'Science Advances'.
Los hallazgos sugieren una herramienta CRISPR prometedora que podría tratar a pacientes con un trastorno metabólico raro del ciclo de la urea causado por una deficiencia de la enzima, la ornitina transcarbamilasa (OTC), así como otras enfermedades hereditarias desencadenadas por diferentes mutaciones en el mismo gen.
El enfoque CRISPR se basa en uno anterior desarrollado en Penn Medicine que se limitó a corregir solo una mutación: benefició a los ratones recién nacidos pero no a los adultos. Esta vez, la técnica, que emplea un nuevo virus adenoasociado dual (VAD) para administrar sus componentes, insertó un "minigen" en el genoma para lograr una expresión sostenida de OTC en las células del hígado, en lo que se conoce como una técnica de cortar y pegar.
No se corrigen las mutaciones, sino que se agrega un nuevo conjunto de instrucciones a las células. Como resultado, los investigadores observaron un beneficio clínico en ratones recién nacidos que se mantuvieron hasta la edad adulta.
"Como la mayoría de las enfermedades genéticas que presentan efectos letales en los recién nacidos, los tratamientos tempranos que son efectivos a largo plazo son esenciales", señala James Wilson, profesor de medicina y director del Programa de terapia génica y del Centro de enfermedades huérfanas en Penn Medicine.
"Aquí, avanzamos un enfoque CRISPR no solo para mantener la expresión de OTC en las células sino también para ampliar las capacidades de la herramienta. Nuestro objetivo es eventualmente traducir este enfoque de edición de genes de animales para tratar pacientes con trastornos OTC y otras enfermedades genéticas causadas por mutaciones dispersas por todo el gen, en lugar de una sola mutación predominante".
Encontrado en casi uno de cada 40.000 nacimientos, el trastorno OTC puede provenir de más de 300 mutaciones diferentes en el gen OTC. Dado que esas mutaciones ocurren en el cromosoma X, generalmente se encuentran en los hombres, mientras que las mujeres son portadoras.
El ciclo de la urea es una serie de seis enzimas hepáticas que ayudan a eliminar el amoníaco del cuerpo. Cuando falta una de estas enzimas o es deficiente, el amoníaco se acumula en la sangre y viaja al cerebro, lo que puede causar daño cerebral e incluso la muerte.
Para tratar la enfermedad, los pacientes toman medicamentos para estimular vías alternativas de eliminación de nitrógeno o, en casos graves, un trasplante de hígado. Sin embargo, la mortalidad en estos pacientes aún es alta, por lo que existe la necesidad de terapias más nuevas y más efectivas.
Para desarrollar una herramienta de edición del genoma ampliamente aplicable, el equipo construyó un nuevo vector VAD dual que contiene una proteína bacteriana guiada por ARN conocida como Cas9, un método rápido y confiable para encontrar y manipular genes en las células. Conocido como VAD8, este vector desarrollado por Penn tiene una afinidad específica por las células hepáticas.
El segundo DAV contenía un 'minigen' completamente funcional que expresaba un OTC humano optimizado con codón, el ADN del donante, impulsado por un promotor específico del hígado para garantizar que solo se expresa en las células del hígado cuando se inyecta en la sangre.
El primer paso es la creación de una ruptura en el ADN por Cas9 en el sitio de orientación a lo largo del gen (cortar), que prepara el escenario para la adición del minigeno en lo que se denomina reparación dirigida por homología, o HDR (pegar).
"A diferencia de otros enfoques CRISPR que eliminan o modifican una porción del gen normal, esta técnica integra una nueva porción --explica la primera autora Lili Wang, profesora asociada de investigación de medicina--. No estamos tratando de corregir las mutaciones que impiden que las células hepáticas produzcan OTC, estamos agregando este nuevo minigeno para que las células puedan".
Los ratones tratados con el vector objetivo mostraron 25 y 35 por ciento de las células que expresan OTC en el hígado a las tres y ocho semanas, respectivamente, que es cuatro y tres veces mayor que los ratones tratados con el vector no dirigido. En ambos puntos de tiempo (tres y ocho semanas), la mayoría de las células hepáticas positivas para OTC se ubicaron en grupos dispersos por todas las porciones del hígado en los ratones objetivo.
Los investigadores también observaron una reducción del 60 por ciento en los niveles de amoníaco en ratones objetivo en comparación con los ratones no tratados alimentados con una dieta alta en proteínas, un signo clínico que sugiere que las células del hígado están produciendo OTC.
"Con estos exitosos estudios en animales, nos hemos acercado a un posible enfoque de edición de genes de 'amplio espectro' para tratar a pacientes con deficiencia de OTC, independientemente de la mutación y el estado clínico --destaca Wilson--. El siguiente paso, a través de estudios preclínicos adicionales, es encontrar un sitio seguro en el gen de las células hepáticas humanas y luego probar un enfoque similar de edición de genes".