En un estudio publicado en MedComm—Biomaterials and Applications El profesor Changyang Gong y su Ph.D. El estudiante Shiyao Zhou explica el mecanismo del sistema CRISPR/Cas9. El sistema CRISPR/Cas9 consta de proteína Cas9 y ARN director monocatenario (sgRNA).
En presencia de un motivo adyacente al protoespaciador (PAM), el sgRNA conduce con precisión la endonucleasa Cas9 a las regiones objetivo, donde provoca roturas de doble cadena del ADN (DSB), lo que da como resultado un cambio genómico específico del sitio. La reparación del ADN endógeno puede tener lugar después de la creación de un DSB a través de dos vías principales de edición del genoma:unión de extremos no homólogos (NHEJ) o reparación dirigida por homología (HDR).
Al utilizar las características biológicas de Cas9 dirigidas a secuencias de ADN específicas bajo la guía de sgRNA, los científicos han desarrollado aún más herramientas de activación e inhibición de genes dirigidas basadas en dCas9, llamadas CRISPRa y CRISPRi respectivamente.
En el artículo, se describen las características de tres formas de cargas CRISPR/Cas9. Tres formas de administración del sistema CRISPR/Cas9 son plásmidos, ARNm/ARNsg y complejos de ribonucleoproteína (RNP), cada uno de los cuales tiene sus propias ventajas y desventajas.
Sin embargo, independientemente de la forma de la carga útil, es un desafío para CRISPR/Cas9 penetrar en las células diana. Por lo tanto, es esencial desarrollar una estrategia nanotecnológica eficaz para la entrega de CRISPR/Cas9.
En el artículo se resumen las técnicas de administración basadas en nanotecnología para estas tres categorías para tratar el cáncer. Aunque los vectores virales son los vectores de administración más comúnmente utilizados para el sistema CRISPR/Cas9, sus aplicaciones han sido limitadas debido a inconvenientes como la capacidad de empaquetado limitada, la alta inmunogenicidad y la falta de orientación al tejido.
Los nanoportadores, entre los que se incluyen nanopartículas catiónicas basadas en lípidos, nanopartículas catiónicas basadas en polímeros/polipéptidos, nanomateriales inorgánicos, nanoestructuras de ADN, nanopartículas basadas en oro y exosomas o vesículas extracelulares, son actualmente métodos de administración esperanzadores para los sistemas CRISPR/Cas9.
Tomando como ejemplo los vectores no virales basados en lípidos catiónicos, los vectores de lípidos catiónicos pueden cargar el sistema CRISPR/Cas9 mediante interacciones electrostáticas. Además, la orientación de los vectores se puede mejorar mediante la modificación del ligando o la modificación estructural para promover la captación celular y mejorar la eficiencia de la administración.
Activados por entornos intracelulares específicos o señales extracelulares, los nanoportadores sensibles también pueden lograr la liberación específica de CRISPR/Cas9 para la edición de genes controlable espaciotemporalmente. Estos sistemas de administración inteligentes basados en nanotecnología mejoran significativamente las capacidades terapéuticas tumorales del sistema CRISPR/Cas9 y reducen notablemente sus efectos fuera del objetivo.
Los investigadores proporcionan conocimientos novedosos sobre las direcciones futuras de la investigación en la entrega del sistema CRISPR/Cas9 basado en nanotecnología. La edición de genes mediante nanotecnología CRISPR/Cas9 es un nuevo amanecer en el campo de la terapia del cáncer. La optimización y mejora continua de los vectores no virales de administración CRISPR/Cas9 muestran su gran potencial para la investigación y aplicación en el campo de la terapia oncológica.
No obstante, la mayor parte de la investigación se encuentra todavía en sus primeras fases. CRISPR/Cas9 tiene muchos problemas sin resolver a nivel molecular. En conclusión, la terapia dirigida personalizada basada en CRISPR/Cas9 puede ser el futuro de la terapia tumoral y brindar nuevas esperanzas para el tratamiento de tumores.
Más información: Shiyao Zhou et al, Sistema de administración CRISPR/Cas9 basado en nanotecnología para la edición del genoma en el tratamiento del cáncer, MedComm—Biomaterials and Applications (2024). DOI:10.1002/mba2.70
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