Avances en genA�tica

La genA?mica es el campo de la investigaciA?n que estudia cA?mo nuestro genoma -o la secuencia completa del ADN- es especA�fica para cada ser humano y, cA?mo los errores en esta secuencia dan lugar a enfermedades. Hasta hace poco, la genA?mica consistA�a en «leer» el genoma: los investigadores usaban tecnologA�a de A?ltima generaciA?n para poder leer las secuencias de los genomas y sus distintas capas reguladoras. No existA�a pues ninguna forma para editar o eliminar el ADN ya fuera para la investigaciA?n como para potenciales intervenciones terapA�uticas.

Hace unos pocos aA�os, esta perspectiva cambiA? con el descubrimiento de una tA�cnica revolucionaria para la ediciA?n de genomas: A�CRISPR-Cas9A�. CRISPR-Cas9 es una herramienta molecular formada por dos componentes: una especie de cA?digo de barras molecular, llamado A�sgRNAA�, que lo diseA�a el investigador para reconocer una ubicaciA?n precisa en el genoma; y una proteA�na, Cas9, que se une a la secuencia guA�a (sgRNA). Al introducir estas dos unidades, los cientA�ficos pueden llevar a cabo un amplio rango de operaciones en lugares especA�ficos del ADN, ya sea introducir pequeA�as mutaciones, regular la actividad de un gen, marcarlo con alguna secuencia pequeA�a, etc. Hasta el momento, la mayorA�a de estudios que usaban CRISPR-Cas9 pretendA�an silenciar genes que codifican para proteA�nas.

Aun asA�, nuestro genoma contiene un 99% de ADN que no codifica para proteA�nas. Esta proporciA?n que a menudo se ha descrito como la «materia oscura» del genoma, tiene un papel muy importante para comprender diversos aspectos de la biologA�a humana como por ejemplo la evoluciA?n o el desarrollo de algunas enfermedades. Hasta hace poco, no existA�an herramientas experimentales que permitieran estudiar estas regiones mA?s desconocidas del genoma.

Los investigadores que estudian ADN no codificante se han mostrado particularmente ilusionados con el descubrimiento de CRISPR-Cas9 porque podrA�a ser una herramienta muy potente para estudiar, por primera vez, el ADN no codificante. Rory Johnson, investigador del grupo dirigido por Roderic GuigA? en el Centro de RegulaciA?n GenA?mica (CRG) y que actualmente lidera su propio laboratorio en el departamento de investigaciA?n clA�nica de la Universidad de Berna (Suiza), creA? una herramienta basada en CRISPR-Cas9, llamada A�DECKOA�, que puede usarse para eliminar cualquier fragmento de ADN no codificante. La principal ventaja de DECKO es que utiliza dos secuencias guA�a (sgRNAs) que actA?an como dos tijeras moleculares y cortan un fragmento de ADN de forma efectiva y sencilla.

Mientras trabajaban con DECKO, Johnson y colaboradores en el laboratorio de Roderic GuigA? se dieron cuenta que no existA�a ningA?n software para diseA�ar los pares de secuencias guA�a (sgRNAs) necesarios, asA� que diseA�ar los experimentos requerA�a mucho tiempo. Para superar este obstA?culo, el estudiante de mA?ster Carlos Pulido diseA�A? un software llamado CRISPETa y las investigadoras Estel Aparicio y Carme ArnA?n llevaron a cabo los experimentos para validar las predicciones del software.

CRISPETa es una soluciA?n muy potente y flexible para diseA�ar experimentos para eliminar fragmentos de ADN con CRIPR. El usuario informa a CRISPETa quA� regiA?n es la que le gustarA�a eliminar y el software propone un conjunto de pares de secuencias guA�a (sgRNAs) que los investigadores ya pueden usar a nivel experimental. Uno de los principales atractivos de este software es que permite diseA�ar experimentos a gran escala. AdemA?s, CRISPETa estA? pensado para que lo utilicen investigadores sin experiencia en programaciA?n y cuenta con una vista fA?cil de usar acercando la tA�cnica de CRISPR a un gran nA?mero de cientA�ficos en biomedicina.

La revista a�?PLoS Computational Biologya�? publica CRISPETa y tambiA�n una nueva versiA?n de DECKO, mA?s barata y rA?pida que la anterior. Los investigadores muestran que los diseA�os que propone CRISPETa eliminan de forma eficiente los fragmentos deseados en cA�lulas humanas. Y, aA?n mA?s importante, en aquellas regiones donde se producen molA�culas de ARN, los investigadores observaron que en las molA�culas de ARN tambiA�n se habA�a eliminado el fragmento elegido.

CRISPETa serA? un recurso A?til para muchos investigadores, incluso aquellos grupos experimentales mA?s modestos. Los usuarios podrA?n, por ejemplo, eliminar una regiA?n que se sospeche que puede ser funcional de ADN no codificante y comprobar el resultado experimentalmente a nivel celular o molecular. Este software tambiA�n serA? potencialmente valioso para aquellos grupos que quieran utilizar CRISPR con fines terapA�uticos. Por ejemplo, eliminando una regiA?n de un ADN no codificante que se sospecha que pueda estar relacionado con una enfermedad. Asimismo, CRISPETa serA? una herramienta muy A?til para los cientos de laboratorios en todo el mundo que ya estA?n utilizando CRISPR.

A�Esperamos que este nuevo software pondrA? la tA�cnica de CRISPR y todo su poder para la investigaciA?n al alcance del mayor nA?mero de investigadores posibleA�, comenta Carlos Pulido, el estudiante que desarrollA? el software CRISPETa.

A�BA?sicamente, esperamos que la eliminaciA?n con CRISPR y otras herramientas de ingenierA�a genA?mica revolucionen la capacidad que tenemos para comprender las bases genA�ticas de las enfermedades y, en particular, del 99% del ADN que no codifica para proteA�nas. AdemA?s de poder usarlo como una herramienta bA?sica para la investigaciA?n, CRISPR podrA�a incluso utilizarse en el futuro como un potente recurso terapA�utico para revertir las mutaciones que causan enfermedadesA�, aA�ade Rory Johnson.

El estudio se ha publicado en a�? PLOS Computational Biologya�?. Esta investigaciA?n ha contado con el apoyo y la financiaciA?n del Ministerio de EconomA�a., Industria y Competitividad del Gobierno de EspaA�a, la Generalidad de CataluA�a, el Consejo Europeo de InvestigaciA?n (ERC) y la ComisiA?n Europea en el 7A? Programa Marco, el National Human Genome Research Institute de los National Institutes of Health de Estados Unidos y, parcialmente financiado por la SNF mediante el A�RNA & DiseaseA� NCCR de la Universidad de Berna (Suiza).