Cada vez más científicos están utilizando la nueva y poderosa herramienta de edición de genes conocida como CRISPR / Cas9, una tecnología aislada de bacterias, que es prometedor para un nuevo tratamiento de enfermedades genéticas como la fibrosis quística, distrofia muscular y hemofilia. Pero para que funcione bien la nueva herramienta de recorte de genes debe entregarse de manera segura a través de la membrana celular y dentro de su núcleo, un proceso difícil que puede activar las defensas de la célula y "atrapar" CRISPR / Cas9, reduciendo en gran medida su potencial de tratamiento.

Ahora, Los investigadores del laboratorio del experto en nanoquímica Vincent Rotello en la Universidad de Massachusetts Amherst han diseñado un sistema de administración que utiliza nanopartículas para ayudar a CRISPR / Cas9 a través de la membrana y hacia el núcleo celular, evitando el atrapamiento de la maquinaria celular. Los detalles aparecen en un número reciente de la revista. ACS Nano .

El líder del experimento del laboratorio, Rubul Mout, dice, "CRISPR tiene dos componentes:una proteína similar a una tijera llamada Cas9, y una molécula de ARN llamada sgRNA que guía a Cas9 a su gen objetivo. Una vez que el par Cas9-sgRNA llega al gen de destino en el núcleo, puede interrogar sus errores genéticos y corregirlos con la ayuda de la maquinaria de reparación de la célula huésped ".

Señala que, dado que el potencial de CRISPR se descubrió por primera vez en 2012, La edición de genes o la ingeniería del genoma se ha convertido rápidamente en un tema de intensa investigación en biología y medicina. El objetivo es tratar enfermedades genéticas que de otro modo serían incurables mediante la manipulación de genes enfermos. "Sin embargo, lograr esto, Las empresas biotecnológicas y farmacéuticas buscan constantemente métodos de entrega CRISPR más eficientes, " él añade.

El nuevo método de entrega Rotello, Mout y sus colegas diseñaron implica la ingeniería de la proteína Cas9, llamado Cas9En, y nanopartículas portadoras. Rotello dice, "Al ajustar con precisión las interacciones entre la proteína Cas9En modificada y las nanopartículas, pudimos construir estos vectores de entrega. Los vectores que llevan la proteína Cas9 y el sgRNA entran en contacto con la membrana celular, fusible, y liberar el Cas9:sgRNA directamente en el citoplasma celular ".

"La proteína Cas9 también tiene una secuencia de guía nuclear que lleva al complejo al núcleo de destino. La clave es modificar la proteína Cas9, ", agrega." Hemos entregado esta proteína Cas9 y el par sgRNA en el núcleo de la célula sin que quede atrapado en su camino. Hemos observado el proceso de entrega en vivo en tiempo real utilizando microscopía sofisticada ".

Mout y sus colegas dicen que ahora pueden administrar la proteína Cas9 y el par sgRNA en aproximadamente el 90 por ciento de las células cultivadas en un plato de cultivo con una eficiencia de edición de aproximadamente el 30 por ciento. "El noventa por ciento de la administración citosólica / nuclear es una gran mejora en comparación con otros métodos, "Señala Mout.

Los investigadores creen que Cas9En también puede servir como plataforma para la entrega de una variedad de otros materiales, como polímeros, nanopartículas lipídicas o péptidos autoensamblados. Rotello dice, "Ahora que hemos logrado una edición genética eficiente en células cultivadas, Nuestro objetivo es editar genes en modelos animales preclínicos. También estamos interesados ​​en la edición de genes para terapias adoptivas, donde una célula enferma se aísla de un paciente, corregido por CRISPR en el laboratorio, y devuelto al paciente ".

Aparte de la edición de genes, el nuevo método de entrega puede tener otros usos. Por ejemplo, Otro tema importante en biología y medicina es el rastreo de ADN y ARN dentro de las células. Recientemente, CRISPR se ha utilizado para ayudar en esta investigación. Moumita Ray, otro investigador del laboratorio Rotello, dice, "Nuestro método permite el seguimiento preciso del movimiento de la proteína Cas9 dentro de una célula, abriendo nuevas oportunidades en la investigación genómica ".