Categories

Entrada publicada a:

dimecres, 16 de novembre de 2016

Una nova tecnologia d’edició de gens restaura parcialment la visió en animals cecs

Científics del Salk Institute for Biological Studies, en col·laboració, entre d’altres, amb investigadors de l’Hospital Clínic de Barcelona-IDIBAPS i la Universitat Catòlica San Antonio de Múrcia, han descobert una important eina per a l’edició de gens. És la primera vegada que s’aconsegueix inserir ADN en una localització concreta en cèl·lules que no es divideixen, és a dir, les cèl·lules de la major part dels òrgans i teixits adults. Aquesta tècnica, amb la que l’equip d’investigadors ha aconseguit restablir parcialment la visió en rosegadors cecs, obre noves vies per a la investigació bàsica i per al desenvolupament d’una gran varietat de tractaments en malalties de la retina, neurològiques o cardíaques. L’estudi, dirigit pel Dr. Juan Carlos Izpisúa-Belmonte, professor del Laboratori d’Expressió Genètica del Salk Institute, el publica avui la revista Nature.

Fins ara, les tècniques existents per modificar l’ADN, com el sistema CRISPR-CAS9, han estat més eficaces en cèl·lules en divisió, com les de la pell o l’intestí, utilitzant els mecanismes propis de còpia de les cèl·lules. La nova tecnologia Salk és deu vegades més eficient que altres mètodes per incorporar nous ADN en cultius de cèl·lules en divisió, el que la converteix en una eina prometedora per a la investigació i la medicina. Però, el que és més important, la tècnica del Salk permet, per primer cop, inserir un nou gen en una localització exacta de l’ADN en cèl·lules adultes que ja no es divideixen, com les de l’ull, cervell, pàncrees o cor, oferint noves possibilitats per terapèutiques en aquestes cèl·lules.

Estem entusiasmats amb la tecnologia que hem descobert perquè és una cosa que no es podia fer abans“, explica el Dr. Juan Carlos Izpisúa-Belmonte. “Per primera vegada, podem entrar en cèl·lules que no es divideixen i modificar l’ADN. Les possibles aplicacions d’aquest descobriment són enormes“. Per la seva banda, el Dr. Josep Maria Campistol, director general de l’Hospital Clínic de Barcelona i nefròleg que ha participat en l’estudi, comenta que “aquesta innovadora tecnologia obrirà nous horitzons en el tractament de malalties monogèniques. El Dr. Izpisúa-Belmonte i el seu equip estan realitzant importantíssimes aportacions en aquest camp“.

Per aconseguir-ho, els investigadors del Salk Institute s’han centrat en una via cel·lular de reparació de la doble cadena ADN anomenada recombinació no homòloga o unió d’extrems no homòlegs (NHEJ, per les seves sigles en anglès). Aparellant aquest procés amb la tecnologia existent d’edició de gens, han aconseguit col·locar amb èxit el nou ADN en una ubicació precisa en cèl·lules que no es divideixen. “L’ús de la via de NHEJ per inserir ADN és revolucionari per a l’edició del genoma d’organismes adults vius. Ningú ha fet això abans“, explica Keiichiro Suzuki, investigador associat al laboratori del Dr. Izpisúa-Belmonte i un dels autors principals de l’article.

En primer lloc, els investigadors van treballar en l’optimització de la maquinària NHEJ per al seu ús amb el sistema CRISPR-CAS9, que permet inserir l’ADN en llocs molt precisos dins del genoma. L’equip va crear un paquet d’inserció personalitzat compost per un còctel d’àcids nucleics, al que van denominar HITI (homology-independent targeted integration). Després, van utilitzar un virus inert per lliurar el paquet d’instruccions genètiques de HITI a neurones derivades de cèl·lules mare embrionàries humanes.

Aquest va ser el primer indici que Hiti podria funcionar en cèl·lules que no es divideixen“, assenyala Jun Wu, coautor principal de l’estudi. Els investigadors, aleshores, van aconseguir transportar el paquet d’inserció a cervells de ratolins adults. Finalment, per explorar la possibilitat d’utilitzar HITI per a la teràpia de reemplaçament de gens, l’equip va provar la tècnica en un model de rata per retinitis pigmentosa, un trastorn hereditari causat per diversos defectes genètics i que provoca ceguesa en els éssers humans. Aquest cop, l’equip va utilitzar HITI per implantar, a les cèl·lules de la retina de rates de 3 setmanes d’edat, una còpia funcional d’un dels gens danyats en aquesta malaltia. L’anàlisi, realitzat quan les rates tenien 8 setmanes d’edat, va mostrar que els animals eren capaços de respondre a la llum i es van dur a terme diverses proves que indicaven la curació en les seves cèl·lules retinianes.

Hem estat capaços de millorar la visió d’aquestes rates cegues“, explica Reyna Hernández-Benítez, una altra de les co-autores principals de l’estudi i investigadora en el Salk Institute. “Aquest èxit suggereix que la tecnologia és molt prometedora“.

Els propers passos de l’equip seran millorar l’eficiència de lliurament del paquet de HITI. Igual que amb totes les tecnologies d’edició del genoma, aconseguir suficients cèl·lules per incorporar el nou ADN és un desafiament. Pel que la tecnologia HITI destaca és en què es pot adaptar a qualsevol sistema d’enginyeria genòmica, no només a CRISPR-CAS9. Així, a mesura que la seguretat i l’eficiència d’aquests sistemes millorin, també major serà la utilitat de HITI.

Ara tenim una tecnologia que ens permet modificar l’ADN de les cèl·lules que no es divideixen per reparar defectes en gens en el cervell, el cor i el fetge“, assenyala el Dr. Izpisúa-Belmonte. “Ens permet per primera vegada poder somiar amb guarir malalties que abans no podíem, el que és molt emocionant“.

En l’estudi han col·laborat, a més del Dr. Josep Maria Campistol, els Drs. Jeronimo Lajara, Estrella Núñez i Pedro Guillén, investigadors de la Universitat Catòlica San Antonio de Múrcia.

FontSalk Institute for Biological Studies

Referència de l’article:

In vivo genome editing via CRISPR/Cas9 mediated homology-independent targeted integration

Keiichiro Suzuki, Yuji Tsunekawa, Reyna Hernandez-Benitez, Jun Wu, Jie Zhu, Euiseok J. Kim, Fumiyuki Hatanaka, Mako Yamamoto, Toshikazu Araoka, Zhe Li, Masakazu Kurita, Tomoaki Hishida, Mo Li, Emi Aizawa, Shicheng Guo, Song Chen, April Goebl, Rupa Devi Soligalla, Jing Qu, Tingshuai Jiang, Xin Fu, Maryam Jafari, Concepcion Rodriguez Esteban, W. Travis Berggren, Jeronimo Lajara, Estrella Nuñez-Delicado, Pedro Guillen, Josep M. Campistol, Fumio Matsuzaki, Guang-Hui Liu, Pierre Magistretti, Kun Zhang, Edward M. Callaway, Kang Zhang & Juan Carlos Izpisua Belmonte

Nature (2016) doi:10.1038/nature20565

Comparteix aquesta entrada

  • del.icio.us
  • Facebook
  • Google
  • E-mail this story to a friend!
  • LinkedIn
  • Technorati
  • TwitThis
  • Meneame
  • StumbleUpon

Els comentaris estan tancats.