La nueva técnica de edición genética podría ofrecer ventajas significativas al permitir modificaciones de genomas a gran escala de manera más precisa y eficiente.
La edición genética es un conjunto de técnicas diseñadas para modificar el genoma de organismos, y la más conocida es CRISPR/Cas9. Sin embargo, dos estudios recientes han descrito una nueva herramienta de edición genética que permite insertar, invertir o eliminar secuencias largas de ADN en posiciones del genoma especificadas por el usuario.
La descripción de esta nueva técnica se publica en la revista Nature, en dos artículos liderados por científicos del Instituto Arc en California, Estados Unidos, y de la Universidad de Tokio en Japón.
El método, según sus responsables, podría tener ventajas sobre las técnicas actuales, ya que, entre otras cosas, ofrece la posibilidad de realizar ediciones del genoma a gran escala de manera más precisa y eficiente. Además, se trata de un enfoque en un solo paso que podría proporcionar una fórmula más sencilla de edición genómica en el futuro.
No obstante, los nuevos trabajos demuestran la edición del genoma en bacterias, por lo que son necesarias más investigaciones para evaluar si la técnica es viable y segura en diferentes especies y tipos celulares.
Las herramientas de edición genética CRISPR-Cas9 tienen un potencial extraordinario, pero no son infalibles. Son muy eficientes para inactivar genes específicos y generar mutaciones, pero tienen dificultades con tareas como la sustitución precisa de nucleótidos en el genoma, lo que conlleva altos niveles de incertidumbre, según explica Lluís Montoliu, investigador en el Centro Nacional de Biotecnología (CNB-CSIC), quien no participa en estos estudios.
Para abordar estas limitaciones, se han desarrollado herramientas de segunda generación, conocidas como editores de bases, y herramientas de tercera generación, llamadas editores de calidad, presentadas por David Liu del Instituto Broad en Boston en 2016 y 2019, respectivamente. Estas nuevas herramientas tienen como objetivo mejorar la precisión y eficiencia de la edición genética, permitiendo realizar modificaciones más específicas y controladas en el genoma.
Los editores de bases permiten sustituir un nucleótido con robustez y según ciertas combinaciones posibles, mientras que los editores de calidad permiten introducir, eliminar o invertir pequeñas secuencias de ADN. Sin embargo, la manipulación de grandes segmentos del genoma para insertarlos, eliminarlos o invertirlos sigue siendo un reto significativo, con niveles altos de incertidumbre, según detalla Lluís Montoliu en Science Media Centre España, una plataforma de recursos científicos para periodistas.
En los nuevos estudios publicados en Nature, los autores describen una técnica para fabricar recombinasas reprogramables, que son enzimas clave en el proceso de recombinación genética. La recombinación genética es un proceso biológico que implica el intercambio de segmentos de ADN entre moléculas de ADN, lo que conduce a la formación de nuevas combinaciones de material genético.
Las recombinasas reprogramables descritas en los nuevos estudios están guiadas por una pequeña molécula de ARN, conocida como “ARN puente”, que actúa como una guía dirigiendo la recombinasa a los sitios específicos del ADN y facilitando una edición genética precisa.
El equipo liderado por Patrick Hsu en el Instituto Arc ha dado “un salto adelante en la ingeniería genética” al descubrir el mecanismo de la recombinasa puente, una herramienta poderosa y precisa para recombinar y reorganizar el ADN de manera programable, según un comunicado del centro.
La recombinación puente tiene el potencial de modificar el material genético de manera universal, permitiendo “un procesador de texto” para el genoma más allá de lo que ofrece CRISPR, resumió Hsu, quien también es profesor en la Universidad de Berkeley.
Con un mayor desarrollo y exploración, este mecanismo promete marcar el comienzo de una tercera generación de sistemas guiados por ARN, superando los mecanismos de “corte” de ADN y ARN utilizados en CRISPR, entre otras técnicas.
Además, la recombinasa puente une ambas cadenas de ADN sin liberar fragmentos de ADN cortados, evitando así una limitación clave de las tecnologías de edición del genoma más avanzadas, según continúa el comunicado del Instituto Arc.
El mecanismo de recombinación puente aborda algunos de los problemas fundamentales que enfrentan otros métodos de edición genómica, según lo resume Matthew Durrant, codirector de la investigación.
“La capacidad de reorganizar de manera programable dos moléculas cualesquiera de ADN abre la puerta a grandes avances en el diseño de genomas”.
En el segundo artículo, Hiroshi Nishimasu y su equipo exploran las estructuras de la recombinasa mediante microscopía crioelectrónica, proporcionando un resumen detallado del mecanismo de acción.
