Un estudi on participa l’Hospital Clínic crea una eina de medicina de precisió que no danya l’ADN

Científics del Salk Institute de Califòrnia han creat una nova versió de la tecnologia d’edició del genoma CRISPR/Cas9 que permet activar gens sense crear ruptures en l’ADN, és a dir, sense canviar-ne la seqüència. Així s’evita un dels principals obstacles en l’ús tecnologies d’edició genètica per tractar malalties humanes. En l’estudi, on hi ha participat l’Hospital Clínic, els investigadors han utilitzat aquest nou enfocament en el tractament de diverses malalties, com la diabetis, la malaltia renal aguda i la distròfia muscular en models de ratolins.

Aquest estudi, publicat aquest dijous a la revista Cell, està liderat pel doctor Juan Carlos Izpisúa, professor d’Expressió Genètica del Salk Institute i també hi han participat, entre altres, el doctor Josep Maria Campistol, director general i nefròleg de l’Hospital Clínic i investigador de l’IDIBAPS, i científics de la Universitat Catòlica de Murcia (UCAM) i de la Fundació Pedro Guillén.La majoria dels sistemes CRISPR/Cas9 funcionen mitjançant la creació de trencaments en la doble cadena d’ADN en les regions del genoma seleccionades per a la seva edició o supressió.

‘Encara que molts estudis han demostrat que CRISPR/Cas9 es pot aplicar com una poderosa eina per a la teràpia gènica, hi ha una creixent preocupació per les mutacions no desitjades generades pels trencaments en la doble cadena a través d’aquesta tecnologia’, assenyala Juan Carlos Izpisúa-Belmonte, que afegeix que s’ha pogut donar una solució a aquesta preocupació.En el sistema CRISPR/Cas9 original, l’enzim Cas9 s’acobla als ARN guia que la dirigeixen al lloc correcte en el genoma per crear els trencaments en la doble cadena. Recentment, alguns investigadors han començat a utilitzar una forma ‘morta’ de Cas9 (dCas9), que pot dirigir-se a llocs específics en el genoma, però sense tallar l’ADN. Així, dCas9 s’acobla als dominis d’activació transcripcional, o interruptors moleculars, que activen gens específics. Però la proteïna-dCas9 resultant unida als interruptors és massa gran i voluminosa per cabre en el vehicle que s’utilitza per administrar aquest tipus de teràpies a cèl·lules en organismes vius, els virus adenoassociats (AAV). La manca d’un sistema de lliurament eficient fa que sigui molt difícil utilitzar aquesta eina en aplicacions clíniques.En l’estudi, els investigadors van combinar Cas9/dCas9 amb una gamma de diferents interruptors per trobar una combinació que funcionés, fins i tot, quan les proteïnes no estaven fusionades entre si, de manera que Cas9 o dCas9 es va empaquetar en un AAV i els interruptors i els ARN guia, en un altre.

També van optimitzar els ARN guia per assegurar-se que totes les peces acabessin en el lloc desitjat en el genoma i que el gen diana fos fortament activat.L’investigador al laboratori de Izpisúa Belmonte i primer autor de l’article, Hsin-Kai (Ken) Liao, explica que ‘tots els components treballen junts en l’organisme per influir en els gens endògens’. D’aquesta manera, la tecnologia funciona a nivell epigenètic, que significa que influeix en l’activitat dels gens sense canviar la seqüència de l’ADN.Els investigadors van utilitzar models de ratolí de lesió renal aguda, diabetis tipus 1 i una forma de distròfia muscular per provar el mètode. En cada cas, van dissenyar el seu sistema CRISPR/Cas9 per impulsar l’expressió d’un gen endogen que podria revertir els símptomes de la malaltia.En el cas de la malaltia renal, van activar dos gens que se sabia que estaven involucrats en la funció renal i van observar no només un augment en els nivells de les proteïnes associades amb aquests gens, sinó també una millor funció renal després d’una lesió aguda. Per a la diabetis tipus 1, tenien com a objectiu augmentar l’activitat dels gens que podrien generar cèl·lules productores d’insulina. Un cop més, el tractament va funcionar, disminuint els nivells de glucosa en sang en un model de diabetis en ratolins.

Per a la distròfia muscular, els investigadors van expressar gens que s’ha demostrat amb anterioritat que poden revertir els símptomes de la malaltia, inclòs un gen particularment gran que no pot ser administrat fàcilment a través de teràpies genètiques intervingudes per virus tradicionals. ‘Podem induir l’activació de gens i, al mateix temps, veure el canvi fisiològic’, assenyala Fumiyuki Hatanaka, investigador del Salk Institute i coautor de l’article. Actualment, l’equip d’investigadors està treballant per millorar l’especificitat d’aquest sistema i aplicar-lo a més tipus de cèl·lules i òrgans per tractar una gamma més àmplia de malalties humanes, així com per rejovenir òrgans específics i revertir el procés d’envelliment. Es necessiten, però, més proves de seguretat abans de poder utilitzar aquesta tècnica en éssers humans.El doctor Josep M. Campistol assegura que aquest treball ‘obre noves perspectives en el camp de l’edició gènica i en la possibilitat de millorar el pronòstic de determinades malalties’.