This work, entirely developed at CiQUS, describes a new method for the direct transport and delivery of the Cas9 protein to the cellular interior, allowing to control its activity transiently, something very advantageous if CRIPSR is intended as a medicine.
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Hasta hace muy poco tiempo la posibilidad de editar (copiar y pegar) de forma eficiente el genoma se consideraba una utopía para la ciencia. La respuesta a este dilema científico surgió de los estudios del Profesor Francis Mojica (Universidad de Alicante), quién fijó su atención en secuencias repetitivas de ADN bacteriano que se leían de la misma forma en ambos sentidos (palíndromos). Mojica las denominó repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas, en inglés: Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (CRISPR). El Prof. Mojica asignó este descubrimiento a un “sistema inmune” bacteriano. Cuando un virus infecta una bacteria, la bacteria se defiende activando CRISPR que produce una proteína (Cas9) que corta el ADN y lo inactiva. La proteína Cas9 emplea una secuencia de ARN como guía para reconocer su secuencia complementaria en el ADN del virus. De esta forma reconoce de forma específica el DNA del virus y corta ese y solo ese sin afectar al DNA de la bacterias.
Posteriores investigaciones de muchos científicos (incluyendo las Dras. Doudna y Charpentier, Premio Principe de Asturias por su trabajo con CRISPR) han permitido modificar este sistema y rediseñarlo para cortar y posteriormente editar el genoma de células eucariotas como las humanas. La enorme ventaja del sistema CRISPR/Cas9 radica en que simplemente cambiado la guía de ARN, podemos cambiar el fragmento específico de DNA que queremos cortar o editar. Esta versatilidad convierte a CRISPR en una de las herramientas más potentes en biotecnológica y para el tratamiento de enfermedades de origen hereditario, porque con Cas9 podemos editar el genoma de forma muy sencilla pero a la vez muy específica. No es de extrañar que los descubridores y desarrolladores de esta tecnología (incluido el Prof. Mójica) sean serios candidatos a conseguir el premio Nobel.
En el trabajo recientemente publicado en la revista Chemical Science, los investigadores del CiQUS aportan un nuevo método para el transporte y la entrega de esta proteína Cas9 al interior celular. El grupo del Dr. Javier Montenegro ha desarrollado un sistema de transporte directo de la proteína al interior celular permite controlar su actividad de forma transitoria, algo muy ventajoso si se pretende usar CRISPR como medicamento, ya que una vez realizada su acción terapéutica, la proteína Cas9 será degradada y reciclada por la célula.
Este método evita efectos perjudiciales de la presencia prolongada de la proteína, que podría llegar a dañar otras regiones del genoma. Por ello, el transporte directo de la proteína es preferible para sus aplicaciones terapéuticas. Los investigadores del CiQUS han desarrollado un sistema basado en péptidos (pequeñas moléculas formadas por aminoácidos) modificados que permite generar vehículos para el transporte de diversas sustancias al interior celular.
Varios de estos compuestos han sido capaces de transportar Cas9 al interior celular, algunos de ellos con similar eficiencia y menor toxicidad que los reactivos comerciales empleados actualmente. Estos péptidos modificados forman nanopartículas en las que la proteína Cas9 se incorpora, y que son internalizadas por las células en forma de vesículas mediante endocitosis. Una vez en el interior, estos compuestos pueden escapar de las vesículas, y la proteína Cas9 puede alcanzar el núcleo celular para realizar su función.
El trabajo desarrollado en el CiQUS potenciará nuevas investigaciones para avanzar en la posible entrega terapéutica de la proteína Cas9 y de la aplicación farmacológica de la tecnología CRIPSR.
