La edición genética ha dado un paso importante al lograr curar un trastorno genético de la sangre en ratones. Este sistema de edición de nueva generación ha sido desarrollado por científicos de la Universidad Carnegie Mellon y la Universidad de Yale.
La nueva tecnología puede administrarse a animales vivos y disminuye de manera significativa los efectos no deseados que estén fuera del objetivo de las mutaciones genéticas, lo cual es la diferencia fundamental de CRISPR, una técnica de edición genética muy popular.
El resultado ofrece un nuevo enfoque terapéutico para el tratamiento de enfermedades genéticas de la sangre, que depende de moléculas péptidas de ácidos nucleicos (PNA), una tecnología de nucleótidos sintéticos en la que ha sido pionero el Centro de Carnegie Mellon para Nucleic Acids Ciencia y Tecnología (CNAST).
La técnica desarrollada utiliza nanopartículas para entregar moléculas PNA junto con ADN del donante para reparar un gen defectuoso en ratones vivos. Esto no se ha logrado con CRISPR, que está basada en enzimas de ADN-ADN, con el cual se corta y edita en un sitio específico de un gen objetivo. El problema con esto es doble. En primer lugar, las enzimas son grandes y, por lo tanto, son difíciles de administrar directamente a los animales vivos. Debido a esto, los científicos suelen extraer las células, los tratan en el laboratorio y luego vuelven a ponerlos en el cuerpo. En segundo lugar, una vez dentro de una célula, las enzimas podrían reducir de manera indiscriminada el ADN, y esto puede producirse en sitios distintos del gen objetivo.
Este nuevo sistema evita estas dos cuestiones. Depende de nanopartículas biocompatibles que contienen PNA, moléculas sintéticas pequeñas de tamaño nanométrico, en el que un esqueleto de la proteína, se combina con las nucleobases que se encuentran en el ADN y ARN. PNA está diseñado para abrir el ADN de doble cadena y unirse cerca del sitio del gen objetivo de una manera altamente específica sin cortar nada. Y el PNA encaja fácilmente dentro del sistema de liberación de nanopartículas, una tecnología que ya ha sido utilizada para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas en seres humanos.
En las últimas investigaciones, el equipo diseñó un PNA para ser dirigido al gen defectuoso que genera un trastorno sanguíneo que reduce la producción de hemoglobina (la talasemia beta). Menos hemoglobina conduce a una falta de oxígeno por todo el cuerpo, que puede causar una serie de problemas, incluyendo la piel pálida, debilidad, fatiga y complicaciones más graves.
Además de probar el sistema tanto en células madre de médula ósea de ratón y humanos en el laboratorio, el equipo de investigación también pudo administrar las nanopartículas cargadas completamente por vía intravenosa a ratones con el trastorno sanguíneo. Los resultados mostraron un exitoso proceso de edición genética que llega hasta 7 por ciento en células madre (hematopoyéticas) y un elevado nivel de hemoglobina durante varios meses después del tratamiento. Esto representó un aumento sorprendente sobre los métodos típicos de edición de genes que producen sólo una tasa de éxito 0,1 por ciento.
Según los investigadores, con este trabajo se obtienen dos avances fundamentales para la edición genética. El primero es el propio PNA. Esto es el diseño de una molécula de PNA de nueva generación biocompatible, soluble en agua, que no se une a las proteínas y otras biomoléculas de una manera no específica. El segundo avance es el descubrimiento de que la adición del factor de células madre promueve el aumento de la tasa de edición.
Los resultados de este estudio han sido publicados en Nature Communications.