Ingenieros biomédicos estadounidenses han conseguido silenciar en un modelo animal, mediante la técnica de ingeniería genética CRISPR/Cas9, un gen que regula los niveles de colesterol, reduciendo los niveles de colesterol en la sangre y la inhibición genética durante seis meses después de un solo tratamiento.
La investigación, realizada por científicos de la Universidad de Duke, en California, Estados Unidos, y publicada en Nature Communications, han conseguido silenciar el gen en ratones adultos con el sistema CRISPR/Cas9. Los investigadores han diseñado el sistema no solo para localizar y cortar secuencias específicas de ADN, sino también para activar o desactivar la expresión de genes específicos sin realizar cambios permanentes en la secuencia de codificación del ADN.
Si bien esta técnica inhibidora ha surgido como una herramienta para alterar la regulación de genes en modelos de cultivo celular, todavía no se había adaptado para ser usada en animales adultos con aplicación en terapia génica, de ahí que este estudio sea doblemente importante.
En su estudio más reciente, Charles Gersbach, profesor asociado de ingeniería biomédica, y miembros de su laboratorio desarrollaron un enfoque para empaquetar y entregar eficientemente el sistema represor CRISPR/Cas9 a ratones. Probaron su sistema de administración al silenciar a Pcsk9, un gen que regula los niveles de colesterol. Si bien se han desarrollado varios medicamentos para tratar el colesterol alto y las enfermedades cardiovasculares al bloquear la actividad de Pcsk9, este nuevo enfoque evitaría que se fabrique Pcsk9.
"Anteriormente utilizamos estos mismos tipos de herramientas para activar y desactivar genes en células cultivadas, y queríamos ver si también podíamos entregarlos a modelos animales con un enfoque que sea relevante para la terapia génica. Queríamos cambiar los genes de una manera que tuviera un resultado terapéutico, y Pcsk9 es una prueba de concepto útil dado su papel que regula los niveles de colesterol, que a su vez afectan los problemas de salud como la enfermedad cardíaca", ha señalado el investigador.
Para probar el inhibidor específico de Pcsk9 en un animal adulto, el equipo optó por utilizar vectores virales adenoasociados (AAV), pequeños virus que se han diseñado para dirigirse a una variedad de tipos de tejidos en ensayos clínicos de terapia génica humana. Debido a la pequeña carga del vector, el equipo no pudo usar la enzima común Cas9 de Streptococcus pyogenes. En cambio, optaron por usar un Cas9 más pequeño de Staphylococcus aureus. También desactivaron la función de corte de ADN de Cas9, creando una versión "muerta" de la enzima, dCas9, que se une pero no corta la secuencia del ADN objetivo.
El dCas9 se puede combinar con una proteína KRAB que silencia la expresión génica, creando un represor CRISPR/Cas9 que bloquea la transcripción, reduce el acceso a la cromatina y silencia la expresión génica sin alterar la secuencia de ADN subyacente. Utilizando un vector de adenovirus para administrar represores CRISPR/Cas9 al hígado del ratón, los investigadores redujeron los niveles de Pcsk9 y de colesterol en los ratones tratados.
Si bien el experimento fue exitoso, los investigadores también observaron la liberación de enzimas hepáticas en la sangre solo en los tratamientos que incluían Cas9. Aunque los niveles de enzimas hepáticas se mantuvieron por debajo de un umbral crítico y se normalizaron con el tiempo, sus niveles elevados indicaron que la terapia podría causar respuestas inmunes en el hígado, donde el virus y la enzima Cas9 se acumulan. Eso plantea preguntas sobre la eficacia de las inyecciones múltiples.
"Una de las cosas interesantes que encontramos parecía ser una respuesta inmune contra la proteína Cas9", ha señalado Pratiksha Thakore, el estudiante de doctorado que dirigió el trabajo en el laboratorio de Gersbach. "Después de la inyección, vimos que los niveles de nuestro gen objetivo, Pcsk9, se redujeron, pero también observamos aumentos en la expresión de muchos genes de células inmunes, lo que indica que las células inmunes se infiltraron en el hígado después de administrar Cas9 a los ratones. Una mejor comprensión de esta respuesta inmune y cómo modularla será importante para usar tecnologías Cas9 para terapias".
Más información para una mejor comprensión
A medida que los investigadores desarrollan nuevas formas de utilizar CRISPR/Cas9 para terapia e investigación, está surgiendo más información sobre cómo el sistema inmunológico de los organismos vivos responde al suministro del sistema CRISPR/Cas9. Debido a que la enzima Cas9 se deriva de bacterias, el sistema inmunitario puede reconocerla como una proteína extraña de un organismo invasor y generar una respuesta. También existe la preocupación de que los pacientes potenciales para una terapia basada en CRISPR/Cas9 ya estén preparados para albergar respuestas inmunes contra estos sistemas, porque las enzimas Cas9 más comúnmente usadas en la investigación provienen de bacterias comunes a las que los humanos están expuestos rutinariamente.
"El campo apenas comienza a analizar esto, y está claro que la respuesta inmune es un problema importante", ha añadido Gersbach. "Aunque vimos una respuesta inmune en los ratones cuando administramos Cas9, los niveles de enzimas hepáticas en el suero parecían atenuarse con el tiempo sin ninguna intervención, y el efecto de la represión de Pcsk9 se mantuvo independientemente".
Mientras continúan la investigación, Gersbach y sus colaboradores esperan reunir más información para comprender mejor la respuesta inmune contra Cas9 y la estabilidad de la modulación epigenética. "Todavía hay muchas cosas que podemos explorar con este enfoque. Las herramientas CRISPR/Cas9 han funcionado tan bien en los modelos de cultivo celular que es emocionante aplicarlos en un modelo vivo, especialmente cuando estamos examinando objetivos terapéuticos importantes y utilizando herramientas que serán relevantes para el tratamiento de enfermedades humanas", ha concluido Thakore.
Tomado de Jano.es
