Los investigadores postdoctorales Artem Nemudryi y Anna Nemudraia llevaron a cabo la investigación junto con Blake Wiedenheft, profesor del Departamento de Microbiología y Biología Celular de la Facultad de Agricultura de MSU. El artículo, titulado "La reparación de roturas de ARN guiadas por CRISPR permite la escisión de ARN específica del sitio en células humanas", se publicó en línea el 25 de abril en la revista Science. y constituye el último avance en la exploración en curso del equipo de aplicaciones CRISPR para ingeniería genética programable.

CRISPR, que significa repeticiones palindrómicas cortas agrupadas regularmente interespaciadas, es un tipo de sistema inmunológico que las bacterias utilizan para reconocer y combatir los virus. Wiedenheft, uno de los principales investigadores de CRISPR del país, dijo que el sistema se ha utilizado durante años para cortar y editar ADN, pero que aplicar una tecnología similar al ARN no tiene precedentes.

La edición de ADN utiliza una proteína asociada a CRISPR llamada Cas9, mientras que la edición de ARN requiere el uso de un sistema CRISPR diferente, llamado tipo III.

"En nuestro trabajo anterior, utilizamos CRISPR de tipo III para editar el ARN viral en un tubo de ensayo", dijo Nemudryi. "Pero nos preguntamos:¿podemos programar la manipulación del ARN en una célula humana viva?"

Para explorar esa pregunta, el equipo programó proteínas CRISPR tipo III para cortar el ARN que contiene una mutación que causa la fibrosis quística, restaurando la función celular.

"Estábamos seguros de que podríamos usar estos sistemas CRISPR para cortar el ARN de una manera programable, pero todos nos sorprendimos cuando secuenciamos el ARN y nos dimos cuenta de que la célula había vuelto a unir el ARN de una manera que eliminaba la mutación", dijo Wiedenheft.

Nemudryi observó que el ARN es transitorio dentro de la célula; está siendo destruido y reemplazado constantemente.

"La creencia general es que no tiene mucho sentido reparar el ARN", dijo. "Especulamos que el ARN podría repararse en células humanas vivas, y resultó ser cierto."

Wiedenheft ha sido mentor de los dos investigadores postdoctorales desde su llegada a MSU hace casi seis años y dijo que el impacto de sus contribuciones científicas conducirá a avances significativos y continuos.

"El trabajo realizado por Artem y Anna sugiere que la reparación del ARN podría ser un aspecto fundamental de la biología y que aprovechar esta actividad puede conducir a nuevas curas que salven vidas", dijo Wiedenheft. "Artem y Anna son dos de los científicos más brillantes que he conocido y estoy seguro de que su trabajo tendrá un impacto duradero en la humanidad".

La edición de ARN tiene importantes aplicaciones en la búsqueda de tratamientos para enfermedades genéticas, afirmó Nemudryi. El ARN es una copia temporal del ADN de una célula, que sirve como plantilla. La manipulación de la plantilla mediante la edición del ADN podría causar cambios colaterales no deseados y potencialmente irreversibles, pero debido a que el ARN es una copia temporal, dijo, las ediciones realizadas son esencialmente reversibles y conllevan mucho menos riesgo.

"La gente utilizó Cas9 para romper el ADN y estudiar cómo las células reparan estas roturas. Luego, basándose en estos patrones, mejoraron los editores de Cas9", dijo Nemudraia. "Aquí esperamos que suceda lo mismo con la edición de ARN. Creamos una herramienta que nos permite estudiar cómo las células reparan su ARN y esperamos utilizar este conocimiento para hacer que los editores de ARN sean más eficientes".

En la nueva publicación, el equipo muestra que una mutación que causa la fibrosis quística se puede eliminar con éxito del ARN. Pero esta es sólo una de las miles de mutaciones conocidas que causan enfermedades. La pregunta de cuántos de ellos podrían abordarse con esta nueva tecnología de edición de ARN guiará el trabajo futuro de Nemudryi y Nemudraia mientras terminan su formación postdoctoral en MSU y se preparan para puestos docentes en la Universidad de Florida este otoño. Ambos reconocieron a Wiedenheft como un mentor que cambió vidas.

"Blake nos enseñó a no tener miedo de probar ninguna idea", dijo Nemudraia. "Como científico, debes ser valiente y no tener miedo de fallar. La edición y reparación del ARN es la terra incógnita. Da miedo pero también es emocionante. Sientes que estás trabajando al borde de la ciencia, superando los límites hasta donde nadie lo ha hecho". estado antes."