Los investigadores del MRC Weatherall Institute of Molecular Medicine han desarrollado una nueva plataforma basada en la revolucionaria tecnología CRISPR / Cas9, para alterar la forma en que las células humanas responden a señales externas, y brindar nuevas oportunidades para detener el desarrollo de las células cancerosas.

Las células monitorean constantemente el entorno que las rodea y están programadas para responder a señales moleculares en su entorno de distintas formas; algunas señales pueden hacer que las células crezcan. algunos conducen al movimiento celular y otros inician la muerte celular. Para que una célula se mantenga sana, estas respuestas deben estar finamente equilibradas. La evolución tardó más de dos mil millones de años en sintonizar estas respuestas y orquestar su interacción en todas y cada una de las células humanas. Pero, ¿y si pudiéramos alterar la forma en que nuestras células responden a ciertos aspectos de su entorno? ¿O hacerlos reaccionar a señales que normalmente no provocarían una reacción? Una nueva investigación publicada por científicos de la Universidad de Oxford lleva la ingeniería celular al siguiente nivel para lograr precisamente eso.

En un artículo publicado en Informes de celda , el estudiante de posgrado Toni Baeumler y el profesor asociado Tudor Fulga, del Instituto de Medicina Molecular MRC Weatherall, Departamento de Medicina de Radcliffe, han utilizado un derivado de la tecnología CRISPR / Cas9 para recablear la forma en que las células responden a las señales extracelulares. CRISPR / Cas9 aparece con frecuencia en los titulares, ya que permite a los investigadores médicos manipular con precisión el genoma humano, lo que abre nuevas posibilidades para el tratamiento de enfermedades. Estos estudios a menudo se centran en corregir genes defectuosos en cultivos, ganado, embriones o células de mamíferos en un plato. Sin embargo, no todas las enfermedades son causadas por un error definido en el ADN. En trastornos más complejos como la diabetes y el cáncer, puede ser necesario volver a cablear completamente la forma en que funcionan las células.

Las células están expuestas a miles de señales diferentes, algunas de las cuales se habrán encontrado antes, mientras que otros que son completamente nuevos. Los receptores que detectan estas señales forman parte de una arquitectura modular compleja creada por el ensamblaje de bloques de construcción como en un diseño de Lego. Es la combinación precisa de estos 'ladrillos de Lego' y la forma en que están construidos lo que dicta cómo responde una célula a una señal determinada.

En lugar de utilizar el sistema tradicional CRISPR / Cas9, el equipo utilizó una versión de la proteína Cas9 que no puede cortar el ADN. En lugar de, activa genes específicos, dependiendo del RNA (sistema de navegación) guía al que esté asociado. Usando este enfoque, los investigadores alteraron los ladrillos de Lego para construir una nueva clase de receptores sintéticos, y los programó para iniciar cascadas específicas de eventos en respuesta a una variedad de señales naturales distintas.

Entonces, ¿podría este innovador retoque celular mejorar la salud humana? Para responder a esta pregunta, el equipo buscó reprogramar la forma en que las células cancerosas responden a las señales que impulsan la producción de nuevos vasos sanguíneos (un paso clave en el desarrollo del cáncer). Usando un receptor sintético diseñado racionalmente que crearon en el laboratorio y se entregaron a las células en un plato, el equipo convirtió una instrucción a favor de los vasos sanguíneos en una respuesta en contra de los vasos sanguíneos. Para probar los límites del sistema, Luego pasaron a diseñar un complejo de receptores que responde a una señal enriquecida en el entorno del tumor al provocar la producción simultánea de múltiples "señales de alerta" (moléculas efectoras) que se sabe que atraen e instruyen a las células inmunitarias para que ataquen el cáncer. Estos experimentos iniciales en el laboratorio abren una amplia gama de posibilidades para la terapia del cáncer de próxima generación.

El sistema también tiene aplicaciones potenciales para otras enfermedades sistémicas, como la diabetes. Para demostrar este potencial, el equipo diseñó otro complejo receptor que puede detectar la cantidad de glucosa en los alrededores y estimular la producción de insulina, la hormona que absorbe la glucosa del torrente sanguíneo. En personas con diabetes, este mecanismo no funciona correctamente, que conduce a niveles elevados de glucosa en sangre. Aunque está muy lejos de la clínica, el trabajo sugiere que esta tecnología podría usarse para recablear la forma en que funcionan las células del cuerpo.

La capacidad de editar el genoma humano ha transformado la forma en que los científicos abordan algunos de nuestros mayores desafíos médicos. Con esta nueva técnica desarrollada en Oxford, el equipo espera que la ingeniería del genoma no se limite a corregir fallas en el ADN, sino a alterar la forma en que funcionan las células, independientemente de la causa raíz de la enfermedad.