Nueva técnica de edición genética mejora respuesta visual en ratas ciegas
Por Amapola Nava
Ciudad de México. 25 de enero de 2017 (Agencia Informativa Conacyt).- La posibilidad de corregir mutaciones en células embrionarias y mejorar la calidad de vida de los individuos por nacer se encuentra ya en el imaginario de la población. Pero la idea de reparar daños en el material genético de células maduras del cerebro, del corazón o del ojo de un organismo adulto se vuelve posible gracias al reciente desarrollo de la técnica HITI de edición genética.
Esta técnica, desarrollada por un grupo de científicos en el Instituto Salk, de los Estados Unidos, permite modificar regiones específicas del genoma de células de individuos adultos y, para probar sus alcances, fue aplicada en ratas adultas, con el objetivo de corregir el defecto en un gen que les provocaba ceguera.
“Afortunadamente corroboramos nuestro resultado, se demostró que la respuesta visual de las ratas se mejoraba con el tratamiento. Es importante señalar que su respuesta visual mejoraba, pero no recobraron la vista. Aun así, este es un resultado alentador, pues nos indica que justamente estamos en el inicio de la historia”, comenta Reyna Hernández Benítez, científica mexicana que forma parte del grupo de investigación que desarrolló HITI.
Group HITI: De izquierda a derecha: Jun Wu (China), Reyna Hernandez-Benitez (México), Keiichiro Suzuki (Japón) y Juan Carlos Izpisua (España). Foto propiedad de Salk Institute.Anteriormente, las técnicas de edición genética solo podían aplicarse a células no maduras, que todavía estuvieran sufriendo procesos de división. Esto dejaba fuera la posibilidad de modificar genes de células como las neuronas, explica la doctora Reyna Hernández. Ahora, con HITI se abre la posibilidad de tratar un sinnúmero de enfermedades mediante ingeniería genética, aun en individuos adultos.
Un problema con el costurero genético
Hoy en día, la técnica más utilizada para realizar edición genética es la denominada CRISPR/Cas9, explica la investigadora. Esta técnica aprovecha la maquinaria que la célula emplea normalmente para duplicar el material genético que se transmitirá a la célula hija para insertar una nueva cadena de ácido desoxirribonucleico (ADN) en el genoma.
El problema con la técnica CRISPR/Cas9 es que no puede ser utilizada para células como las neuronas ni en otras células de tejidos adultos que solo se dividen de manera muy ocasional.
Hasta ahora, para solucionar este problema, lo que se había intentado hacer era forzar las células a que se dividieran, al verse forzadas las células podían reactivar su maquinaria de replicación, de esta manera el complejo CRISPR/Cas9 podía actuar sobre el ADN. Pero esto era forzar las células a hacer algo que no era natural, detalla Reyna Hernández.
Una técnica revolucionaria
Al existir esta necesidad de crear una tecnología capaz de modificar células maduras, también conocidas como postmitóticas, surge en el grupo de investigación de Juan Carlos Izpisúa Belmonte, específicamente del posdoctorando japonés Keiichiro Suzuki, la idea de crear un sistema que permitiera modificar el ADN de células maduras.
"Lo que desarrollamos fue una técnica que aprovecha la maquinaria que las células que ya no se dividen utilizan para reparar su ADN", explica Reyna Hernández.
Cuando una célula ya no se divide tiene la necesidad de reparar daños en su ADN, los cuales pueden ocurrir por diversos mecanismos, como la presencia de un virus, alguna sustancia química o por la exposición a rayos ultravioleta. Para ello, las células cuentan con un mecanismo de reparación, que es el que utiliza HITI para, con la ayuda de la técnica CRISPR, insertar ADN y modificar el material genético de células adultas.
Podría decirse que CRISPR es la molécula que dirigirá el nuevo ADN a la región adecuada e indicará dónde cortar el genoma para insertar el nuevo código. Pero será HITI lo que permita la unión del nuevo ADN al genoma.
Así, utilizando el mecanismo natural de corrección de mutaciones de las células postmitóticas, el equipo de investigación diseñó HITI y decidió probarlo en la célula madura por excelencia: la neurona.
Recuperando la visión en ratas ciegas
Neuronas modificadas: En verde neuronas de roedor modificadas. Fotografía de Mako Yamamoto.Los investigadores comenzaron por cultivar las neuronas de rata. Cuando las neuronas se diferenciaron y llegaron a su estado adulto, les aplicaron la técnica HITI, y una vez que observaron que la edición genética funcionaba en las células, procedieron a probarla en ratas adultas.
Como objetivo se pusieron a trabajar para mejorar la visión de ratas ciegas, las cuales presentaban una mutación en el gen MERTK, que les provocaba una enfermedad homóloga a la retinitis pigmentosa en humanos.
“Básicamente, lo que hicimos fue realizar una inyección en el ojo de la rata, con la que se introdujo una secuencia de ADN además de la molécula CRISPR, que le ayudaría a insertarse en el material genético de la rata y corregir los efectos de la mutación en el gen MERTK”.
El experimento concluyó con éxito, las ratas con retinitis pigmentosa lograron mejorar sus respuesta visuales y, aunque no recuperaron por completo la vista, Reyna Hernández considera que es el inicio de la historia, pues el estudio de las correcciones logradas en estas ratas servirá para seguir perfeccionando la técnica.
Retos del corta y pega genético
Los estudios realizados con los cultivos de neuronas y con las ratas ciegas indicaron que las células que lograron incorporar el sistema HITI a su núcleo corrigieron sus defectos genéticos y lo hicieron en una manera muy precisa, es decir, el nuevo ADN se insertó justamente donde debía insertarse.
“Que el nuevo ADN se incorpore justo en el lugar que se necesita es muy importante, pues es algo que muchas veces preocupa a las personas, que muchas veces piensan: 'me voy a meter algo externo, un ADN que no es mío y a lo mejor se incorpora en otro lado y me sale un tumor'. Con HITI no pasó eso, el material se incorporó exactamente en las células que queríamos de una manera bastante dirigida”.
El problema con la técnica, o el punto a mejorar, fue que no todas las células estudiadas lograron internalizar el nuevo ADN, esto debido a las barreras naturales que les permiten rechazar y defenderse de material genético externo que podría alterarlas, explica Reyna Hernández.
Por ello, el reto actual del equipo de investigación es encontrar la forma de incrementar la eficiencia de la técnica y lograr que el nuevo ADN entre a la célula, ya sea añadiéndole una molécula que lo ayude a entrar o mediante otros procedimientos.
Posibilidades de HITI
Como investigación básica, HITI se presenta como un inicio prometedor pues, de ser perfeccionada, podría ayudar en cualquier enfermedad causada por una mutación genética puntual, como algunas anemias o enfermedades neurológicas.
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Los resultados de esta investigación fueron publicados en la revista Nature, donde la doctora Reyna Hernández Benítez colaboró como coautora principal. |
Este es el caso de la retinitis pigmentosa, afección que tenían las ratas tratadas con HITI, la cual es una de las enfermedades visuales más comunes provocada por una mutación, que causa ceguera y actualmente no tiene cura.
Desde luego este es solo el comienzo, comenta Reyna Hernández, pues en las ratas tratadas la ceguera era ocasionada por defectos en un solo gen, contrario a lo que se observa en la población humana, donde hay cerca de 50 genes detectados que pueden estar alterados, dependiendo de la población analizada.
“Al momento ya sabemos que las correcciones que realiza HITI en el ADN son bastante eficientes. Ahora queremos hacer que sean más células las que se corrijan y creo que entre más células sean las que se corrijan más fácil será atacar una enfermedad y corregirla de manera efectiva”, concluye la investigadora.
Neuronas modificadas: En verde neuronas de roedor modificadas. Fotografía de Mako Yamamoto.
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