Un enfoque relativamente nuevo llamado "edición principal" permite la edición de genes con una precisión excepcional y una alta versatilidad, pero tiene una desventaja crítica:una eficiencia variable y a menudo baja en la instalación de la edición. En otras palabras, si bien las ediciones principales se pueden realizar con alta precisión y con pocos subproductos no deseados, el enfoque a menudo tampoco logra realizar esas ediciones con frecuencias razonables.

En un artículo que apareció impreso en la revista Nature El 18 de abril de 2024, los científicos de Princeton Jun Yan y Britt Adamson, junto con varios colegas, describen un editor principal más eficiente.

Los sistemas de edición principal constan como mínimo de dos componentes:una versión modificada del elemento proteico de CRISPR/Cas9 y una molécula de ácido ribonucleico (ARN) llamada pegRNA. Estos componentes trabajan juntos en varios pasos coordinados:primero, el pegRNA se une a la proteína y guía el complejo resultante a la ubicación deseada en el genoma.

Allí, la proteína corta el ADN y, utilizando una secuencia plantilla codificada en el pegRNA, "transcribe inversamente" una edición en el genoma cercano. De esta manera, los editores principales "escriben" secuencias exactas en el ADN objetivo.

"La edición principal es una herramienta de edición del genoma increíblemente poderosa porque nos brinda más control sobre cómo se cambian exactamente las secuencias genómicas", dijo Adamson.

Al comienzo de su estudio, Adamson y Yan, un estudiante graduado del grupo de investigación de Adamson y del Departamento de Biología Molecular, razonaron que procesos celulares desconocidos pueden ayudar o dificultar la edición primaria. Para identificar tales procesos, Yan trazó un plan conceptualmente simple:primero, diseñaría una línea celular que emitiría fluorescencia verde cuando se instalaran ciertas ediciones principales. Luego, bloquearía sistemáticamente la expresión de proteínas que normalmente se expresan dentro de esas células y mediría la fluorescencia inducida por la edición para determinar cuáles de esas proteínas impactan en la edición principal.

Al ejecutar este plan, el equipo identificó 36 determinantes celulares de la edición principal, de los cuales sólo uno, la pequeña proteína de unión al ARN La, promovió la edición.

"Aunque promover la edición principal obviamente no es una función normal de la proteína La, nuestros experimentos demostraron que puede facilitar enormemente el proceso", afirmó Yan.

Dentro de las células, se sabe que La se une a secuencias específicas que a menudo se encuentran en los extremos de pequeñas moléculas de ARN nacientes y protege esos ARN de la degradación. El equipo de Princeton reconoció de inmediato que los pegRNA desplegados en los primeros experimentos de Yan probablemente contenían esas secuencias exactas, llamadas tractos de poliuridina, ya que son un subproducto típico, pero a menudo pasado por alto, de la expresión de pegRNA en las células. Experimentos posteriores sugirieron que dichos ARNpeg aprovechan inadvertidamente la actividad de unión terminal de La para protección y promoción de la edición primaria.

Motivado por sus resultados, el equipo preguntó si fusionar la parte de La que une los tractos de poliuridina a una proteína de edición primaria estándar podría aumentar la eficiencia de la edición primaria. Estaban encantados de descubrir que la proteína resultante, a la que llamaron PE7, mejoraba sustancialmente las eficiencias de edición principal previstas en todas las condiciones y, cuando usaban algunos sistemas de edición principal, dejaba muy bajas las frecuencias de subproductos no deseados.

Sus resultados rápidamente llamaron la atención de colegas interesados ​​en utilizar la edición principal en células humanas primarias, incluidos Daniel Bauer del Boston Children's Hospital y la Escuela de Medicina de Harvard y Alexander Marson de la Universidad de California en San Francisco. Junto con los científicos de estos laboratorios, el equipo de investigadores demostró que PE7 también puede mejorar las eficiencias de edición principal en tipos de células terapéuticamente relevantes, lo que ofrece una mayor promesa para futuras aplicaciones clínicas.

"Este trabajo es un hermoso ejemplo de cómo investigar profundamente el funcionamiento interno de las células puede conducir a conocimientos inesperados que pueden generar un impacto biomédico a corto plazo", señaló Bauer.