Un equipo de investigación ha desarrollado un nuevo sistema de manejo de genes basado en CRISPR que aumenta drásticamente la eficiencia de la inactivación de un gen que hace que las bacterias sean resistentes a los antibióticos.
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Un equipo de investigación ha desarrollado un nuevo sistema de manejo de genes basado en CRISPR que aumenta drásticamente la eficiencia de la inactivación de un gen que hace que las bacterias sean resistentes a los antibióticos. El nuevo sistema aprovecha la tecnología de los insectos y mamíferos que sesga la herencia genética de los rasgos preferidos llamados "genética activa".
Aprovechando los poderosos avances en la edición de genes CRISPR, los científicos de la Universidad de California en San Diego han puesto su mirada en una de las amenazas más formidables de la sociedad para la salud humana.
Un equipo de investigación dirigido por Andrés Valderrama de la Facultad de Medicina de la UC San Diego y Surashree Kulkarni de la División de Ciencias Biológicas ha desarrollado un nuevo sistema de conducción genética basado en CRISPR que aumenta drásticamente la eficiencia de inactivar un gen que hace que las bacterias sean resistentes a los antibióticos.
El nuevo sistema, informó Science Daily, aprovecha la tecnología desarrollada por los biólogos de UC San Diego en insectos y mamíferos que sesga la herencia genética de los rasgos preferidos llamados "genética activa". El nuevo sistema genético "proactivo", o Pro-AG, se detalla en un artículo publicado el 16 de diciembre en Nature Communications.
La prescripción generalizada de antibióticos y su uso en la producción de alimentos para animales han dado lugar a un aumento de la prevalencia de la resistencia a los antimicrobianos en el medio ambiente. La evidencia indica que estas fuentes ambientales de resistencia a los antibióticos se transmiten a los humanos y contribuyen a la actual crisis de salud asociada con el dramático aumento de microbios resistentes a los medicamentos. Los expertos en salud predicen que las amenazas de la resistencia a los antibióticos podrían aumentar drásticamente en las próximas décadas, provocando la muerte de unos 10 millones de personas al año por enfermedades resistentes a los medicamentos para el año 2050 si no se controlan.
El núcleo de Pro-AG incluye una modificación de la tecnología estándar de edición de genes CRISPR-Cas9 en el ADN. Trabajando con la bacteria Escherichia coli, los investigadores desarrollaron el método Pro-AG para interrumpir la función de un gen bacteriano que confiere resistencia a los antibióticos. En particular, el sistema Pro-AG aborda un tema espinoso en la resistencia a los antibióticos presentado en forma de plásmidos, formas circulares de ADN que pueden replicarse independientemente del genoma bacteriano.
En cada célula pueden existir múltiples copias de los plásmidos o genes resistentes a los antibióticos "amplificados" que los portan y que tienen la capacidad de transferir la resistencia a los antibióticos entre las bacterias, lo que resulta en un desafío de enormes proporciones para el éxito del tratamiento. Pro-AG funciona mediante un mecanismo de reparación de corte e inserción para interrumpir la actividad del gen resistente a los antibióticos con al menos dos órdenes de magnitud mayor eficiencia que los métodos actuales de corte y destrucción.
Valderrama y Kulkarni, que trabajan en los laboratorios de la UC San Diego de los coautores del estudio, los profesores Victor Nizet y Ethan Bier, respectivamente, demostraron la efectividad de la nueva técnica en cultivos experimentales que contienen un alto número de genes portadores de plásmidos conocidos por conferir resistencia al antibiótico ampicilina. El sistema se basa en un mecanismo de "edición" autoamplificador que aumenta su eficiencia a través de un bucle de retroalimentación positiva. El resultado de la edición Pro-AG es la inserción de cargas útiles genéticas a medida en los sitios de destino con alta precisión.
Las aplicaciones humanas eventuales incluyen tratamientos potenciales para pacientes que sufren de infecciones bacterianas crónicas.
Aunque Pro-AG aún no está listo para tratar a los pacientes, "un sistema de parto humano que lleve Pro-AG podría desplegarse para tratar afecciones como la fibrosis quística, las infecciones urinarias crónicas, la tuberculosis y las infecciones asociadas con biofilms resistentes que plantean retos difíciles en el entorno hospitalario", señaló Nizet, profesor distinguido de Pediatría y Farmacia y director del cuerpo docente de la UC San Diego Collaborative to Halt Antibiotic-Resistant Microbes (CHARM).
Cuando se combina con una variedad de mecanismos existentes para diseminar el sistema Pro-AG a través de poblaciones de bacterias, los científicos dicen que la tecnología también podría ser ampliamente efectiva para remover o "limpiar" cepas resistentes a los antibióticos del medio ambiente en áreas tales como alcantarillas, estanques de peces y corrales de engorde. Debido a que Pro-AG "edita" sus objetivos en lugar de destruirlos, este sistema también permite la ingeniería o manipulación de bacterias para una amplia gama de futuras aplicaciones biotecnológicas y biomédicas, haciéndolas inofensivas o incluso reclutándolas para realizar funciones beneficiosas.
"La naturaleza altamente eficiente y precisa de Pro-AG debería permitir una variedad de aplicaciones prácticas, incluyendo la diseminación de este sistema a través de las poblaciones de bacterias utilizando uno de los varios sistemas de administración existentes para reducir en gran medida la prevalencia de la resistencia a los antibióticos en el medio ambiente",
dijo Bier, un distinguido profesor de la Sección de Biología Celular y del Desarrollo y director científico de la unidad de San Diego de la Universidad de California en San Diego del Instituto Tata para la Genética y la Sociedad (TIGS).
