Investigadores de la Universidad Politécnica de Tomsk junto con sus colegas de San Petersburgo, Hamburgo y Londres han descubierto que las microcápsulas recubiertas de sílice híbrida y de polímero son más eficientes en la edición del genoma cuando se aplica CRISPR-Cas9. En el futuro, este desarrollo conjunto simplificará y aumentará significativamente la eficiencia de la edición del genoma, que puede tratar enfermedades hereditarias previamente irremediables como el Alzheimer, hemofilia y muchos otros.
Los resultados del estudio se publicaron en Nanomedicina:Nanotecnología, Biología y Medicina .
Repeticiones palindrómicas cortas interespaciadas reguladoras agrupadas / Cas9 (CRISPR-Cas9) es una tecnología revolucionaria de edición del genoma con un gran potencial para la investigación y las aplicaciones clínicas. Según el coautor, el profesor Boris Fehse del Centro Médico Universitario de Hamburgo – Eppendorf, las bacterias tienen un sistema inmunológico adaptativo que garantiza el reconocimiento y la erradicación de virus (bacteriófagos) si intentan infectarlos más de una vez. Para este propósito, Las bacterias incorporan secuencias cortas del genoma viral en su propio genoma (en la región CRISPR) y las utilizan como plantilla para sintetizar ARN complementarios cortos que reconocen un genoma de fago utilizando el principio de bloqueo de teclas (similar a los anticuerpos humanos que reconocen patógenos que intentan infectar a una persona repetidamente).
Los procedimientos CRISPR-Cas 9 presentan un desafío de seguridad. "Estos métodos de administración son muy tóxicos. Cuando se utilizan, algunas de las celdas editadas mueren. Por ejemplo, al entregar biomaterial por electroporación, solo del 40 al 50 por ciento de las células sobreviven, "dice Alexander Timin, uno de los principales autores del artículo.
Para resolver este problema, Los investigadores decidieron utilizar cápsulas recubiertas de sílice (SiO2) poliméricas e híbridas de 2-2,5 micrómetros (μm). Se cargan con material genético y se entregan a la célula objetivo. Los absorbe por micropinocitosis, un proceso en el que las células capturan partículas relativamente grandes. Por lo tanto, las microcápsulas ingresan al citoplasma de las células y liberan su contenido. La cáscara en sí se disuelve gradualmente.
"La eficiencia de administración con estas microcápsulas se logra debido a la baja toxicidad. El estudio mostró que más del 90 por ciento de las células sobreviven después de la transfección. Por lo tanto, el porcentaje de células editadas se volvió significativamente mayor en comparación cuando se usaron liposomas para la transfección, "dice Alexander Timin.
Los resultados permiten a los científicos concluir que las microcápsulas representan vectores prometedores para la aplicación de herramientas de edición del genoma. La siguiente etapa, según los investigadores, será la aplicación de CRISPR-Cas9 utilizando microcápsulas para entregar material genético en estudios in vivo.
