Actualmente se utilizan varios sistemas de edición de genes CRISPR en diversas terapias génicas. Aunque estos sistemas tienen un alcance limitado porque son muy grandes y difíciles de administrar a células, tejidos u organismos.
En un nuevo estudio, los bioingenieros de Universidad Stanford Han desarrollado un CRISPR pequeño, eficiente y multipropósito, una versión más pequeña de la herramienta de ingeniería del genoma. Gracias a su pequeño tamaño, los científicos pueden encontrarlo fácil de administrar a las células, los tejidos y el cuerpo humanos para la terapia génica.
más usado CRISPR Los sistemas como Cas9 y Cas12a constan de aproximadamente 1000 a 1500 aminoácidos, mientras que este sistema recientemente desarrollado llamado CasMINI contiene 529.
Los científicos querían hacer que el sistema fuera lo más pequeño posible. Para hacer esto, comenzaron con la proteína CRISPR Cas12f (también conocida como Cas14). Cas12f contiene alrededor de 400 a 700 aminoácidos. Además, surge naturalmente de arqueas, organismos unicelulares, lo que significa que es completamente inadecuado para las células de mamíferos, y mucho menos para las células o los cuerpos humanos.
Stanley Key, profesor asistente de bioingeniería en la Universidad de Stanford, dijo: “Pensamos, ‘Bueno, millones de años de evolución no han podido convertir este sistema CRISPR en algo que funcione en el cuerpo humano. ¿Podemos cambiar eso en solo uno o dos años? Que yo sepa, hemos convertido, por primera vez, un CRISPR que no funciona en una tecnología funcional. «
Inicialmente, no hubo actividad normal de Cas12f en células humanas. Los científicos asumieron que el problema radicaba en el genoma humano. ADN Más complejo y menos accesible que el ADN microbiano. Esto hace que sea muy difícil para Cas12f encontrar su objetivo en las células.
Los científicos observaron la estructura calculada computacionalmente del sistema Cas12f. Seleccionaron alrededor de 40 mutaciones de proteínas que podrían eludir esta limitación y crearon una tubería para probar varias variantes de proteínas simultáneamente.
Hipotéticamente, la variante de trabajo convertiría una célula humana en verde activando la proteína verde fluorescente (GFP) en su genoma.
Xiaoshu Shu, el autor principal del artículo, dijo: Inicialmente, este sistema no funcionó en absoluto durante un año. Pero después de iteraciones de bioingeniería, hemos visto que algunas de las proteínas diseñadas comienzan a funcionar, como por arte de magia. Nos hizo apreciar el poder de la biología sintética y la bioingeniería «.
Durante muchas iteraciones adicionales, los científicos pudieron mejorar aún más el rendimiento de la proteína.
Monedas Ella dijoY «Comenzamos viendo solo dos células que mostraban una señal verde, y ahora, después de la ingeniería, casi todas las células son verdes bajo el microscopio».
Además, los científicos también diseñaron un ARN que dirige la proteína Cas al ADN objetivo. Fueron necesarias modificaciones en ambos componentes para que el sistema CasMINI funcionara en células humanas.
Durante los experimentos, CasMINI puede eliminar, activar y Editando el código genético Al igual que sus contrapartes más atractivas.
Referencia de la revista:
- Xiaoshu Xu, Augustin Chimbarathy y col. El sistema en miniatura CRISPR-Cas diseñado para organizar y editar el genoma de los mamíferos. DOI: 10.1016 / j.molcel.2021.08.008
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