El editor de adenina destaca reparando mutaciones puntuales | October 30, 2017 Issue - Vol. 95 Issue 43 | Chemical & Engineering News
Volume 95 Issue 43 | p. 3
Issue Date: October 30, 2017 | Web Date: October 25, 2017

El editor de adenina destaca reparando mutaciones puntuales

El editor es más eficiente que CRISPR en los cambios una única base y provoca menos alteraciones no deseadas
Department: Science & Technology
Keywords: genomics, base editing, base editor, CRISPR, DNA, gene
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Un editor de bases de adenina cambia una A por una I y corta el ADN para inducir a la célula a convertir la I en una G y la T en una C, 3’ y 5’ son los extremos del ADN.
Credit: Adapted from Nature
Reaction scheme shows mechanism adenine base editor uses to change AT to GC.
 
Un editor de bases de adenina cambia una A por una I y corta el ADN para inducir a la célula a convertir la I en una G y la T en una C, 3’ y 5’ son los extremos del ADN.
Credit: Adapted from Nature

Muchas enfermedades, como la anemia falciforme, son causadas por mutaciones de una base en el ADN genómico. Los científicos han buscado durante mucho tiempo métodos para corregir dicha mutación, con la esperanza de desarrollar posibles terapias para esas enfermedades genéticas.

El año pasado, David R. Liu de la Universidad de Harvard y sus colaboradores desarrollaron una técnica llamada editor de bases que repara algunas de dichas mutaciones. El método cambia el par de bases citosina-guanina (CG) por el par timina-adenina (TA) (Nature 2016, DOI: DOI: 10.1038/nature17946 y C&EN, April 25, 2016, page 5). Una de las principales habilidades que faltaban era la posibilidad inversa, transformando AT por GC. El grupo de Liu ha cerrado el círculo al desarrollar un editor de la base adenina (Nature 2017, DOI: DOI: 10.1038/nature24644).

El editor de bases emplea un componente de la popular técnica de edición génica CRISPR, pero tiene algunas ventajas sobre el método CRISPR estándar. Éste último es ideal para insertar y eliminar secuencias de ADN en localizaciones específicas dentro del genoma, pero el editor de bases tiene la ventaja de que puede introducir cambios en una sola base.

Esto se debe a que el editor de bases es significativamente más eficiente que el CRISPR estándar haciendo sustituciones de una sola base. Además, el editor de bases provoca  muchas menos inserciones y eliminaciones de bases indeseadas, llamadas indels, que podrían conllevar efectos secundarios dentro de las aplicaciones terapéuticas.

La diferencia fundamental dentro de la mecánica entre los dos métodos es que CRISPR corta directamente el ADN bicatenario, lo que puede conducir a indels, mientras que la edición de bases modifica las cadenas de ADN directamente sin realizar dichos cortes.

Liu y sus colaboradores desarrollaron el año pasado el editor básico combinando tres proteínas: una citidina desaminasa, una enzima natural que convierte C en uridina (U); una enzima Cas9 de CRISPR mutada que no corta el ADN pero usa un ARN guía asociado para dirigirse a secuencias de ADN específicas; y una proteína que previene la vuelta de U a C. Después de que la citidina desaminasa cambie una C por U, el editor de base corta el filamento opuesto a la modificación para inducir a la maquinaria celular a reemplazar una G por A y cambiar una U por T.

Los laboratorios de todo el mundo han utilizado este tipo de editor de bases para corregir o instalar mutaciones puntuales en una amplia variedad de organismos, incluyendo bacterias, hongos, arroz, trigo, maíz, tomates, peces y ratones. Un grupo de China lo utilizó en embriones humanos para reparar una mutación que causa la enfermedad de la sangre β-talasemia.

La conversión de AT en GC es una tarea mucho más difícil que pasar de CG a TA porque ninguna enzima natural convierte A en una base que se parezca a G o cambia T por una base tipo C en el ADN. Liu y sus colaboradores resolvieron ese problema utilizando la evolución dirigida y la ingeniería enzimática para convertir una adenosina desaminasa bacteriana que normalmente funciona en ARN en una desoxiadenosina desaminasa que convierte A en inosina (I) en ADN. Los investigadores usan un conjugado de desoxiadenosina deaminasa con un Cas9 catalíticamente alterado para convertir A en I en un sitio específico y para cortar la cadena opuesta. La maquinaria de la célula completa el proceso, convirtiendo I en G y T en C.

La eficiencia promedio del editor de bases de adenina realizando cambios de una sola base es del 53%, aproximadamente, alrededor de un orden de magnitud mejor que CRISPR. El nuevo método también realiza menos indels en varios órdenes de magnitud. Al trabajar en células humanas, Liu y sus colaboradores utilizaron la edición de bases de adenina para corregir una mutación puntual que causa la enfermedad del hemocromatosis y la instauración de mutaciones que protegen contra la anemia falciforme.

El editor de bases de adenina "es una adición realmente emocionante a la caja de herramientas de la ingeniería del genoma", comenta Feng Zhang del Broad Institute de MIT y Harvard, cuyo grupo fue pionero en el uso de CRISPR para la edición del genoma de mamíferos. "Este trabajo, en combinación con el trabajo anterior del laboratorio de Liu sobre editores de base, ofrece a los científicos nuevas formas de hacer cambios de una sola base al nivel del ADN". El grupo de Zhang acaba de desarrollar la primera técnica para usar CRISPR para editar ARN en lugar de ADN.

Los editores de bases "serán útiles para la comunidad científica para crear genomas alterados con exquisita precisión para una variedad de estudios de ciencia básica", dice Peter A. Beal de la Universidad de California, Davis. "También existe potencial de desarrollar estas enzimas como agentes terapéuticos para enfermedades genéticas causadas por mutaciones específicas. Sin embargo, más allá de los órganos relativamente fáciles de identificar, las terapias genómicas como esta requerirán avances significativos en los métodos para administrar las grandes moléculas biológicas involucradas a los tejidos enfermos".


Traducción al español producida por Marta Isabel Gutiérrez-Jiménez de Divulgame.org para C&EN. La versión original (en inglés) del artículo está disponible aquí.

 
Chemical & Engineering News
ISSN 0009-2347
Copyright © American Chemical Society

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