Los investigadores de la Universidad de Illinois lograron las tasas más altas de inserción de genes en células humanas con el sistema de edición de genes CRISPR-Cas9. un paso necesario para aprovechar CRISPR para aplicaciones clínicas de terapia génica.

Al ajustar químicamente los extremos del ADN que se insertará, la nueva técnica es hasta cinco veces más eficiente que los enfoques actuales. Los investigadores vieron mejoras en varias ubicaciones genéticas probadas en una línea celular de riñón humano, incluso viendo una inserción del 65% en un sitio donde el máximo anterior había sido del 15%.

Dirigido por el profesor de ingeniería química y biomolecular Huimin Zhao, los investigadores publicaron su trabajo en la revista Biología química de la naturaleza .

Los investigadores han descubierto que CRISPR es una herramienta eficaz para apagar, o "noquear, "un gen. Sin embargo, en células humanas, no ha sido una forma muy eficaz de insertar o "golpear" un gen.

"Un buen método de knock-in es importante tanto para las aplicaciones de terapia génica como para la investigación biológica básica para estudiar la función de los genes, "dijo Zhao, quien dirige el tema del diseño de biosistemas en el Instituto Carl R. Woese de Biología Genómica en Illinois. "Con un método de knock-in, podemos agregar una etiqueta a cualquier gen, estudiar su función y ver cómo la expresión génica se ve afectada por el cáncer o los cambios en la estructura cromosómica. O para aplicaciones de terapia génica, si alguien tiene una enfermedad causada por un gen faltante, queremos poder insertarlo ".

Buscando una forma de aumentar la eficiencia, El grupo de Zhao examinó 13 formas diferentes de modificar el ADN insertado. Descubrieron que pequeños cambios al final del ADN aumentaban tanto la velocidad como la eficiencia de la inserción.

Luego, los investigadores probaron la inserción de fragmentos de ADN modificados en los extremos de diferentes tamaños en múltiples puntos del genoma, utilizando CRISPR-Cas9 para apuntar con precisión a sitios específicos para la inserción. Descubrieron que la eficiencia mejoró de dos a cinco veces, incluso al insertar fragmentos de ADN más grandes, la inserción más difícil de realizar.

"Especulamos que la eficiencia mejoró tanto porque la modificación química hasta el final estabiliza el ADN que estamos insertando, "Dijo Zhao." Normalmente, cuando intentas transferir ADN a la célula, se degrada por las enzimas que lo comen desde los extremos. Creemos que nuestra adición química protege las puntas. Más ADN está ingresando al núcleo, y ese ADN es más estable, por eso creo que tiene una mayor probabilidad de integrarse en el cromosoma ".

El grupo de Zhao ya está utilizando el método para etiquetar genes esenciales en estudios de función genética. Usaron a propósito químicos listos para usar para modificar los fragmentos de ADN para que otros equipos de investigación pudieran usar el mismo método para sus propios estudios genéticos.

"Hemos desarrollado bastantes métodos de integración en el pasado, pero nunca pensamos en usar solo productos químicos para aumentar la estabilidad del ADN que queremos insertar, ", Dijo Zhao." Es una estrategia simple, pero funciona."