Fanzor", el primer sistema CRISPR encontrado en la vida compleja
Los investigadores han identificado un nuevo sistema de edición genética similar a CRISPR en organismos complejos, demostrando por primera vez que existen proteínas modificadoras del ADN en todos los reinos de la vida.
Feng Zhang, bioquímico del Instituto Broad del MIT y Harvard y del Instituto McGovern de Investigación Cerebral del MIT, dirigió el equipo y previamente codescubrió el potencial de edición genética del sistema CRISPR-Cas9, que funciona como una especie de "tijeras moleculares" que eliminan secciones de ADN, desactivando así genes o permitiendo la sustitución por otros nuevos.
Antes de este descubrimiento, tales sistemas sólo se habían encontrado en organismos simples como bacterias y arqueas, que los utilizan como una especie de sistema inmunitario rudimentario para desmenuzar el ADN de los invasores. Los investigadores detectaron el nuevo sistema, denominado Fanzor, en hongos, algas, amebas y una especie de almeja, lo que amplía enormemente los grupos conocidos que utilizan estas herramientas genéticas.
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"La gente ha estado diciendo con tanta certeza durante tanto tiempo que los eucariotas [organismos cuyas células complejas contienen núcleos] no podían tener un sistema similar", dijo Ethan Bier, genetista de la Universidad de California en San Diego, que utiliza la edición de genes en su trabajo, pero no participó en el estudio. "Pero es la típica astucia del laboratorio Zhang, demostrando que estaban equivocados", dijo Bier a Live Science.
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Tras publicar su primer artículo sobre CRISPR en 2013, Zhang y sus colegas empezaron a estudiar cómo evolucionan estos sistemas. Durante este trabajo, el grupo identificó una clase de proteínas en bacterias llamadas OMEGA, que se cree que son los primeros antepasados de las proteínas Cas9, las "tijeras" del sistema CRISPR. Empezaron a sospechar que las proteínas Fanzor, un tipo de OMEGA, también podrían estar modificando el ADN.
El grupo buscó las proteínas en bases de datos en Internet y se sorprendió al encontrar varias en muestras aisladas de hongos, protistas, artrópodos, plantas y virus gigantes. Según Zhang, se cree que los genes necesarios para fabricar las proteínas Fanzor pasaron de las bacterias a los organismos complejos mediante un proceso conocido como transferencia horizontal de genes. Los genes que codifican las proteínas Fanzor se integraron en los genomas de organismos eucariotas dentro de elementos transponibles, es decir, fragmentos de ADN que pueden moverse por el genoma y replicarse.
En los experimentos, los investigadores descubrieron que las proteínas Fanzor comparten algunas similitudes con CRISPR. Las proteínas Fanzor también interactúan con el ARN guía, una molécula que guía a las proteínas hasta el ADN destinado a ser cortado. Esta molécula, denominada omegaARN, complementa la cadena de ADN diana. Cuando coinciden, las dos piezas se unen y Fanzor puede cortar el ADN.
El equipo probó el sistema Fanzor en células humanas, pero al principio descubrió que era relativamente ineficaz a la hora de añadir o eliminar fragmentos de ADN, ya que completaba el proceso con éxito aproximadamente el 12% de las veces. Sin embargo, tras una labor creativa de ingeniería para mejorar y estabilizar el sistema, los investigadores aumentaron la eficiencia hasta algo más del 18%.
Según Bier, esta ineficacia no es sorprendente ni indica que Fanzor no sea tan bueno como CRISPR. Los científicos han diseñado CRISPR para que pueda hacer las sustituciones deseadas casi siempre, pero "ciertamente no empezó así", dijo. Pero Bier añadió que será difícil que Fanzor iguale a Cas9, a la que calificó como "la proteína más adaptable e indulgente con el tipo de cosas que se le quieren hacer".
En cambio, es probable que Fanzor complemente a CRISPR, que se ha utilizado tanto en investigación como en tratamientos médicos experimentales para enfermedades como la ceguera y el cáncer.
En comparación con CRISPR, "los sistemas Fanzor son más compactos y, por tanto, pueden introducirse con mayor facilidad en células y tejidos", explica Zhang, y son menos propensos a degradar accidentalmente el ARN o el ADN cercanos, lo que se conoce como efectos colaterales. Esto hace que Fanzor resulte atractivo para la terapia génica".
Zhang declaró a Live Science que ahora está ansioso por buscar sistemas similares en otros lugares.
"Este trabajo pone de relieve la importancia de estudiar la biodiversidad", afirma Zhang. "Es probable que haya más sistemas guiados por ARN en la naturaleza que sean prometedores en el futuro para la edición de genes".
