En els darrers anys, s’ha desenvolupat una potent tecnologia, anomenada CRISPR-Cas9, per poder modificar el genoma d’un organisme. Aquesta revolucionària tècnica utilitza una sèrie d’eines moleculars que permeten als biòlegs localitzar en el genoma humà el fragment concret d’ADN que es vol modificar –per exemple un gen– i alterar-lo o eliminar-lo de manera específica, o fins i tot incloure en aquell punt un nou fragment d’ADN o tot un gen sencer.
L’edició genòmica s’està aplicant en molts laboratoris, tant en cèl·lules en cultiu com en organismes models, per estudiar les bases moleculars de determinades malalties i per desenvolupar futures teràpies per tractar-les. En el camp de les malalties hereditàries de la visió, l’empresa americana Editas Medicine ha desenvolupat una primera teràpia amb CRISPR-Cas9 in vivo per a l’amaurosi congènita de Leber (LCA, per les seves sigles en anglès). La teràpia s’adreça específicament als pacients que tenen LCA causada per una determinada mutació en el gen CEP290 i Editas Medicine, conjuntament amb Allergan, han iniciat aquest mes de setembre un primer assaig clínic amb 18 pacients per analitzar si és segura i eficaç.
Tot i ser una eina molt potent, l’edició del genoma amb CRISPR-Cas9 no sempre és exacta i es poden generar canvis no desitjats de manera aleatòria. De fet, els científics utilitzen aquesta inexactitud de CRISPR-Cas9 per eliminar la funció d’un gen i així poder-ne estudiar l’efecte, però si es vol utilitzar aquesta tècnica per corregir de forma precisa una mutació puntual responsable d’una malaltia monogènica, la imprecisió de la tècnica actual pot representar un problema.
És per això que un equip del Broad Institute de la Universitat de Harvard i del Massachusetts Institute of Technology, dirigit per David R. Liu, ha desenvolupat un nou mètode d’edició genòmica molt més precís, que acaba de presentar en un article a la revista Nature. Els investigadors l’han anomenat prime editing (“edició de primera qualitat”) i afirmen que amb aquest mètode es poden corregir el 89% de les mutacions associades a malalties. Per demostrar-ne l’eficiència, l’han aplicat en el laboratori a cèl·lules humanes en cultiu en les quals han corregit les causes genètiques de malalties com l’anèmia de cèl·lules falciformes o la malaltia de Tay-Sachs.
Com funciona el prime editing?
Com la tècnica original, aquest nou mètode utilitza una molècula d’ARN que serveix de guia per localitzar el fragment del genoma que es vol corregir i una proteïna Cas9, que funciona com una mena de tisores moleculars que retallen l’ADN. A diferència del mètode original, en el prime editing les tisores Cas9 tallen una única cadena d’ADN i no les dues. La guia d’ARN també és més llarga i conté una regió que s’uneix a l’ADN en el punt del genoma que Cas9 ha tallat –preparant-lo per a la modificació– i a continuació una seqüència que servirà de motllo per a la correcció que es vol fer. La proteïna Cas9 també és diferent; els científics l’han fusionada a una altra proteïna anomenada transcriptasa reversa (TR), que serveix per copiar la informació genètica d’ARN a ADN. La TR llegeix la informació en la guia d’ARN (que conté la seqüència correcta) i uneix les corresponents lletres d’ADN allargant el fragment que s’ha retallat.
La nova tècnica també utilitza els propis mecanismes de reparació cel·lular. En aquest cas, una proteïna anomenada endonucleasa s’encarregarà d’eliminar el fragment d’ADN que conté la mutació i de segellar el nou fragment corregit. Arribats aquí, la mutació s’ha corregit en una de les dues cadenes d’ADN, però hi ha una discordança (en anglès un mismatch) amb l’altra cadena que també s’haurà de modificar. Per això, entra en joc una altra guia d’ARN que dirigeix el complex d’edició (Cas9-TR) cap a la cadena que encara no s’ha editat perquè hi introdueixi un tall. A partir d’aquest tall, la maquinària cel·lular corregeix la mutació en aquesta cadena, fent servir de motllo la primera cadena que s’havia editat. El prime editing és més eficaç i produeix menys efectes no desitjats que el CRISPR tradicional. En funció del tipus cel·lular, els investigadors han obtingut una eficiència del 20 a 50 per cent i, en alguns casos, fins i tot han assolit un 78 per cent.
De moment, aquesta nova tècnica s’ha assajat en cèl·lules en cultiu, però de ben segur que aviat en començarem a veure aplicacions, primer en organismes model i més tard en humans. L’ull, amb la seva relativa facilitat d’accés a les cèl·lules en què es vol fer arribar la teràpia serà sens dubte un dels primers teixits en els quals assajar teràpies que utilitzin aquesta edició genòmica “de primera qualitat”.