Investigadores de la Universidad Politécnica de Tomsk junto con sus colegas de San Petersburgo, Hamburgo y Londres han realizado un estudio en el curso del cual se descubrió que las microcápsulas recubiertas de sílice híbridas y de polímeros son más eficientes en la edición del genoma cuando se aplica CRISPR-Cas9. sistema. En el futuro, este desarrollo conjunto simplificará significativamente y aumentará la eficiencia de la edición del genoma, lo que puede ayudar a curar enfermedades hereditarias que antes eran irremediables, como el Alzheimer, la hemofilia y muchas otras.
Los resultados del estudio se publicaron en Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine.
Clustered Regulatory Interspaced Short Palindromic Repeats / Cas9 (CRISPR-Cas9) es una tecnología revolucionaria de edición del genoma que tiene un enorme potencial para la investigación y las aplicaciones clínicas.
Según uno de los coautores, el Prof. Boris Fehse, del Departamento de Investigación de Terapia Celular y Genómica, Departamento de Trasplante de Células Madre, Centro Médico Universitario de Hamburgo-Eppendorf, Hamburgo, Alemania, las bacterias tienen un sistema inmunitario adoptivo que garantiza el reconocimiento y la erradicación de virus (bacteriófagos) si intentan infectarlos más de una vez. Para este propósito, las bacterias incorporan secuencias cortas del genoma viral en su propio genoma (en la región CRISPR) y las utilizan como molde para sintetizar ARN complementarios cortos que reconocen un genoma de fago utilizando el principio de bloqueo de teclas (similar a los anticuerpos humanos que reconocen patógenos). que intentan infectar a una persona repetidamente).
Las tecnologías de edición de genes existentes, como ZFN y TALEN, y el último CRISPR-Cas9 tienen el principal desafío de ser un problema duradero de terapia génica, es decir, una entrega segura y eficiente.
‘Estos métodos de entrega son altamente tóxicos. Cuando se usan, algunas de las celdas editadas mueren. Por ejemplo, cuando se administra biomaterial por electroporación, solo sobrevive el 40-50 % de las células’.
dice Alejandro Timínuno de los principales autores del artículo, JRF del Laboratorio de Nuevos Medicamentos, Centro RASA en Tomsk, Universidad Politécnica de Tomsk.
Para resolver este problema, los investigadores decidieron utilizar cápsulas poliméricas e híbridas recubiertas de sílice (SiO2) que estaba desarrollando el equipo de investigación de TPU junto con colegas de la Primera Universidad Médica Estatal Pavlov de San Petersburgo.
El tamaño de tales cápsulas es de 2-2,5 micrómetros (μm). Están cargados de material genético (sustancias biológicamente activas), es decir, miARN, ARNm y ADN plasmídico. Luego, estas cápsulas se entregan a la célula objetivo. Las absorbe a través de micropinocitosis: un proceso en el que las células capturan partículas relativamente grandes. Así, las microcápsulas se encuentran en el citoplasma de las células y allí liberan su contenido. La cáscara en sí se disuelve gradualmente.
‘La eficiencia de administración con estas microcápsulas se logra debido a la baja toxicidad. El estudio mostró que más del 90 % de las células sobreviven después de la transfección. Por lo tanto, el porcentaje de células editadas se volvió significativamente mayor en comparación cuando se usaron liposomas para la transfección’.
resume Alexander Timin.
Los resultados obtenidos permiten a los científicos concluir que las microcápsulas propuestas representan vectores prometedores para la aplicación de herramientas de edición del genoma.
‘En el futuro, esperamos continuar la cooperación con colegas rusos en este campo de investigación. Ya hemos solicitado una beca de investigación conjunta de la Russian Science Foundation y Deutsche Forschungsgemeinschaft, DFG,’
Boris Fehse comparte sus planes.
La siguiente etapa, según los investigadores, será la aplicación de CRISPR-Cas9 utilizando microcápsulas para entregar material genético en estudios in vivo.
