Ciencia y Medicina Traslacional II: Edición genómica vs. Terapia genética

“This is a technology that could have performed implications for permanent alterations of the human genome”. Jennifer Doudna, PhD (an inventor of a gene editing tool called CRISPR/Cas9). University of California, Berkeley.

Llamaremos edición genómica a la herramienta(s) genética que permite la “re-escritura” de la información genética presente en la molécula de DNA (genoma), mediante el uso de tijeras moleculares (nucleasas) que identifican y cortan con gran precisión y eficiencia regiones específicas del DNA, con la finalidad de sustituirlas o reeditarlas a través de la inserción, reemplazo o remoción de secuencias, tal como ocurre en la acción de cortar y pegar para editar un texto en una computadora. Estas tijeras moleculares generan rompimiento de la estructura de doble hélice del DNA y una vez que se completa el proceso de edición, la estructura original del DNA se recupera a través de procesos endógenos de reparación como el mecanismo de recombinación homologa (HR) o el mecanismo no homologo de unión de extremos terminales (NHEJ).^1,2

Las tijeras moleculares o nucleasas que median el proceso de edición son quimeras programables, preparadas mediante tecnologías de ingeniería genética. Al menos cuatro sistemas de nucleasas con distinta especificidad han sido descritos: a. ZFNs (Zinc-finger nucleases), b. TALENs (Transcription activator-like effector nucleases), c. CRISPR/Cas system (Clustered regulatory interspaced short palindromic repeat) y d. Meganucleasas. Los tres primeros sistemas han sido los mas utilizados. Particularmente, el sistema CRISPR, un componente fundamental en el sistema inmune adaptativo de bacterias, ha recibido gran atención por su especificidad, versatilidad en la edición simultanea de múltiples secuencias de DNA, alta eficiencia, facilidad de manipulación y bajo costo.²

La manipulación de la información genética (genotipo) de un organismo a objeto de conocer y entender su expresión genética (fenotipo) y regulación de la misma, no es nuevo. Desde un punto de vista biomédico la aplicabilidad de estos conocimientos genéticos en una potencial terapia génica, han estado limitados por la ineficacia en la inserción y especificidad de secuencias de DNA en el genoma de un organismo o una célula. La edición genética se ha planteado como una alternativa terapéutica en tejido adulto y/o células somáticas, en tratamiento de enfermedades monogenéticas y otras más complejas (poligenéticas).^3,4

Dos ejemplos exitosos de terapia génica en humanos utilizando edición genómica, se discuten en el video anexo. El primer caso esta relacionado con pacientes infectados con el virus HIV, donde se demuestra que la inactivación edición del gen receptor del virus CCR5 en macrófagos y linfocitos T, genera una gran resistencia a la infección con cura aparente del paciente.⁵ En el segundo caso, se presenta la remisión de una leucemia en una niña de menos de un año luego del tratamiento con linfocitos T previamente editados.⁵ Progresos de la aplicabilidad de edición genómica en la terapia de otras enfermedades como hemofilia B, distrofia muscular de Duchenne y fibrosis cística se han adelantado.⁴

Finalmente, esta herramienta genética ha sido cuestionada en cuanto a su potencial aplicabilidad en células germinales dado el efecto que podría tener en la impronta genética de la generación futura. La legalidad, ética y consideraciones sociales de la edición genómica en humanos, se ha estado discutiendo a objeto de establecer una reglamentación adecuada (Gene editing at international Summit, Washinton DC. December 2015).⁶

 

Referencias

1. Cai M and Yang Y. (2014). Targeted genome editing tools for disease modeling and gene therapy. http://goo.gl/YAFBbL
2. Gaj T et al. (2013). ZFN, TALEN, and CRISPR/Cas-based methods for genome engineering. http://goo.gl/Y99bNU
3. Li H.L. et al. (2014) Genetic correction using engineered nucleases for gene therapy applications. http://goo.gl/iXmtx8
4. Cox et al. (2015) Therapeutic genome editing: prospects and challenges. http://goo.gl/T8YiJf
5. Reardon S (2015) Leukaemia success heralds wave of gene-editing therapies. http://goo.gl/yiN0xX
   Akst J (2015) Let’s Talk Human Engineering. http://goo.gl/v49ZYh

Alexis Mendoza-León, PhD. Email: [email protected]

NOTA:

Queridos lectores, colegas y amigos en general, mis mejores deseos por una Feliz Navidad y un venturoso 2016. Nuestro esfuerzo, empeño y dedicación, día a día,  será el mejor regalo que podemos ofrecer para tener el país que queremos. Felicidades