En el 2012, se desarrolló la herramienta de edición del genoma, CRISPR. Sin embargo, aún muestra algunas limitaciones y errores, ya que en ocasiones cambia genes que no debería, lo que limita su uso en muchos campos, como la investigación básica, agricultura y riesgos de seguridad en medicina. 

Recientemente se anunció un nuevo CRISPR, llamado “Prime Editing”. Prime Editing podría permitir insertar o eliminar secuencias específicas en el genoma con menor cantidad de errores. David Lui químico del Broad Institute en Cambridge, Massachusetts, y su equipo fueron los encargados de llevar a cabo este trabajo. Lui y su equipo realizaron más de 175 ediciones diferentes utilizando los principales editores en células humanas y de ratón. Al principio crearon y corrigieron mutaciones que causan la anemia de células falciformes y la enfermedad de Tay-Sachs, en la que otras herramientas de edición del genoma no pudieron solucionar eficientemente. Las ediciones ocurrieron en un alto porcentaje de células y causaron pocos cambios fuera del objetivo.  En su artículo, Lui y cols afirman que esta tecnología “puede corregir alrededor del 89% de las variantes genéticas humanas patógenas conocidas”.

La mayoría de los sistemas CRISPR dependen de un complejo molecular que combina un ARN guía con la enzima Cas9, que corta ambas cadenas de ADN. Posteriormente, la maquinaria de reparación introduce o elimina nucleótidos. Los investigadores aprovechan la reparación fallida para eliminar genes que causan una enfermedad o, “secuestrar” el proceso de reparación para agregar bases o un gen completo. Sin embargo, a medida que la célula intenta reparar e introducir inserciones y eliminaciones de forma involuntaria, a veces crea mutaciones no deseadas e incluso peligrosas.

Por el contrario, en el sistema “Prime Editing” no se corta el ADN bicatenario, sino que se usa el aparato de selección CRISPR para transportar una enzima adicional a una secuencia deseada, en el que se convierte un solo nucleótido en otro. Muchos rasgos genéticos y enfermedades son causados por un solo cambio de nucleótidos, por lo que la edición de bases es una gran alternativa para la biotecnología y la medicina.  Sin embargo, el método tiene limitaciones y, a menudo, también introduce mutaciones fuera del objetivo.

Prime Editing evita las deficiencias de ambas técnicas al modificar la proteína Cas9 y el ARN guía.  El Cas9 alterado “corta” una hebra de la doble hélice, en lugar de cortar ambas. La nueva guía, llamada pegRNA, contiene una plantilla de ARN para una nueva secuencia de ADN, que se agregará al genoma en la ubicación objetivo. Esto requiere una segunda proteína unida a Cas9: una enzima transcriptasa inversa, que puede hacer una nueva cadena de ADN a partir de la plantilla de ARN e insertarla en el sitio cortado. Por ahora, el siguiente paso es demostrar que pueda funcionar en modelos animales.

Referencias

• Anzalone, A.V., Randolph, P.B., Davis, J.R. et al. Search-and-replace genome editing without double-strand breaks or donor DNA. Nature (2019) doi:10.1038/s41586-019-1711-4