La nueva tecnología de edición genética que es más eficiente y segura que CRISPR

Un equipo de investigadores ha desarrollado la primera herramienta capaz de modificar proteínas para que activen y desactiven genes. Esta tecnología, dicen sus creadores, puede ser una alternativa más segura y eficiente que CRISPR para tratar enfermedades como las cardiovasculares, la obesidad o muchas formas de autismo.

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CRISPR (repetición palindrómica corta agrupada y regularmente espaciada, en sus siglas en inglés) es una prometedora herramienta de edición genética que permite tratar enfermedades provocadas por un error en la disposición de las letras que conforman el ADN, el portador de las instrucciones de funcionamiento de las células. Hay otras enfermedades, las epigenéticas, que no tienen que ver con este error en las instrucciones, sino que están causadas por la manera en la que las células leen esa información.

Los genes llevan los planos de ensamblaje de las proteínas y unas moléculas (factores de transcripción) se encargan de decirle a la célula cuántas unidades tiene que fabricar. Pero en ocasiones se dan fallos de comunicación que hacen que esas cantidades se superen o no lleguen al número que se necesita, provocando enfermedades como la diabetes, el cáncer o trastornos neurológicos.

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Un equipo de investigadores de las universidades de Nueva York (NYU) y Toronto ha encontrado una manera de solucionar este problema mediante una herramienta denominada ZFDesign. Esta tecnología puede modificar unas estructuras proteicas llamadas dedos de zinc que están presentes en los factores de transcripción, las proteínas de unión o las enzimas y son esenciales para muchos procesos biológicos, incluído la reparación del ADN, el control del funcionamiento de los genes y la interacción con otras proteínas.

Cómo funciona

ZFDesign permite guiar la reparación del ADN acoplándose a enzimas similares a tijeras y haciendo que corten los segmentos defectuosos del código genético. También puede hacer que los dedos de zinc se enganchen a los factores de transcripción, tirando de ellos hacia los segmentos del gen que necesiten ser modificados.

Sin embargo, crear dedos de zinc que hagan lo que tú les dices no es nada fácil. Estas proteínas se unen al ADN formando grupos complejos, lo que obligaría a los investigadores a tener que seleccionar, entre las innumerables combinaciones posibles, la manera en la que cada dedo de zinc interactúa con los demás elementos para realizar cada uno de los cambios genéticos deseados.

Los investigadores han encontrado la solución a este problema en la inteligencia artificial. Para ello han creado un modelo alimentado con datos de cribado de casi 50.000 millones de posibles interacciones entre dedos de zinc y ADN.

Para probar el modelo de inteligencia artificial, el equipo creó un dedo de zinc específicamente diseñado para alterar la secuencia de codificación de un gen en células humanas. También fabricaron otros dedos de zinc que pudieron cambiar tanto la forma en que los factores de transcripción se unían a una secuencia genética como la propia expresión del gen.

"Nuestro programa puede identificar la agrupación correcta de dedos de zinc para cualquier modificación, lo que hace que este tipo de edición de genes sea más rápida que nunca", afirma el doctor David Ichikawa, antiguo estudiante de posgrado en la Universidad de Nueva York y uno de los autores principales del estudio publicado recientemente en la revista Nature Biotechnology.

Una herramienta que supera a CRISPR

Ichikawa asegura que la edición genética con dedos de zinc puede ser una alternativa más segura que CRISPR. Para los investigadores, la gran ventaja de su tecnología respecto a CRISPR es que mientras esta utiliza proteínas bacterianas para interactuar con el código genético —unas proteínas ajenas al cuerpo humano pueden activar los sistemas de defensa inmunitarios de los pacientes al confundirlas con una infección—, los dedos de zinc sólo los fabrican los humanos y son mucho más pequeños, con lo que suponen un riesgo mucho menor para el sistema inmunitario.

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A pesar de este prometedor avance, el equipo asegura que los dedos de zinc son difíciles de manejar. Algunas combinaciones, dicen, no son exclusivas de un solo gen y pueden cambiar secuencias de ADN que no son el objetivo, provocando cambios no deseados en el código genético. Para solucionarlo, los investigadores están trabajando en mejorar el algoritmo de IA para hacer grupos más precisos de dedos de zinc que únicamente provoquen el cambio que se busca.

"Nuestro sistema allana el camino para utilizar estas proteínas para controlar múltiples genes al mismo tiempo", explica el doctor Marcus Noyes de la NYU, otro de los autores principales del estudio. "En el futuro, este enfoque podría ayudar a corregir enfermedades que tienen múltiples causas genéticas, como las cardiopatías, la obesidad y muchos casos de autismo".