Un equipo multidisciplinar de investigadores de diversos países dirigidos por el Doctor Juan Carlos Izpisua, profesor del Laboratorio de Expresión Génica del Instituto Salk de EEUU y catedrático extraordinario de Biología del Desarrollo de la Universidad Católica de Murcia, entre ellos españoles de esta universidad, han logrado el “summum” de la edición génica al descubrir cómo introducir ADN en una localización concreta del genoma de células que no se dividen, que son la mayoría de las que constituyen los órganos y tejidos adultos.

Mediante esta técnica, este grupo de investigadores ha sido capaz de devolver parcialmente la visión a roedores ciegos, descubrimiento que supone un paso importantísimo para curar la ceguera hereditaria, y que solo en España afecta a unas 25.000 personas. Pero lo más importante es que con ello se han abierto nuevas vías para la investigación básica y también para el tratamiento de enfermedades que afectan a la retina, el corazón o el sistema nervioso.

Hasta ahora, las técnicas disponibles para modificar el ADN, como las del sistema CRISPR-Cas9, han sido eficaces solo en células en división, como las de la piel o el intestino. Esta nueva técnica, además, también es diez veces más eficiente que las anteriores para incorporar ADN nuevo en células que sí se dividen, por lo que se convierte en una herramienta muy prometedora tanto para investigación como para el tratamiento de enfermedades.

“Estamos muy esperanzados con la técnica puesta a punto, porque nos permite abordar preguntas que antes no podíamos responder”, explica el profesor Izpisua, coordinador del trabajo publicado en la revista ‘Nature’, ya que “por primera vez podemos entrar en células que no se dividen y reparar su ADN. Este descubrimiento no solo tiene aplicación en investigación básica, sino que podría ayudarnos a corregir alteraciones genéticas relacionadas con enfermedades de órganos como cerebro, corazón o riñón, para las que hoy en día no hay cura, lo cual para nosotros es un gran reto”.

Estrella Núñez, vicerrectora de Investigación de la UCAM ha mostrado su satisfacción porque esta universidad financie y participe con investigadores en estudios de este tipo “ya que gracias a la colaboración entre investigadores e instituciones de prestigio de todo el mundo seremos capaces de dar respuesta a los difíciles retos de la sociedad actual”. Y es que este estudio “demuestra que la investigación básica no está tan lejos de la clínica”.

En el estudio, liderado por Juan Carlos Izpisua, han participado investigadores de Estados Unidos, China, Japón, Corea del Sur, India, Irán, México, Canadá y España. Entre los participantes españoles se encuentran Estrella Núñez, vicerrectora de Investigación de la UCAM; Jerónimo Lajara, oftalmólogo y decano de Ciencias de la Salud de la UCAM; Pedro Guillén, catedrático extraordinario de esta universidad y director de la Clínica Cemtro de Madrid, y Josep María Campistol, director del Hospital Clinic de Barcelona.

Para conseguir estos resultados positivos, los investigadores han utilizado una vía de reparación del ADN llamada NHEJ (unión de extremos no homólogos), que repara errores del ADN uniendo los extremos de las hebras originales. A través de esta técnica de edición génica son capaces de colocar con éxito el ADN reparado en la localización precisa de células que no se dividen.

En primer lugar, el equipo de investigación trabajó en la optimización de la maquinaria de reparación de la vía NHEJ para el uso del sistema CRISPR-Cas9, que permite insertar ADN en localizaciones muy precisas del genoma. Se creó un paquete genético de inserción especial, compuesto por ácidos nucleicos y un virus inerte, el cual se insertó en neuronas de ratones adultos.

“Así pudimos comprobar que esta metodología, denominada HITI (Homology-Independent Targeted Integration) era efectiva “in vitro” en células que no se dividen”,

A partir de aquí, su equipo pasó a explorar la posibilidad del uso de la técnica HITI en terapia génica in vivo. Para ello se aplicó la técnica en un modelo de rata con retinosis pigmentaria, enfermedad que provoca la degeneración de la retina y causa ceguera en humanos.

Se usó la técnica HITI para insertar en el ojo de ratas de tres semanas de edad una copia correcta del gen MERKT, uno de los genes dañados en dicha enfermedad. Los análisis realizados a dichas ratas, pasadas cinco semanas del tratamiento, mostraron que estas eran capaces de responder a la luz y superaron diferentes test que indicaban la curación de las células de su retina.

El resultado del experimento fue que las ratas ciegas mejoraron su visión, lo que indica el potencial de esta técnica para el tratamiento de enfermedades causadas por mutaciones monogénicas.

En la actualidad existen más de 5000 enfermedades de este tipo, la mayoría de ellas con baja prevalencia y por ello denominadas “enfermedades raras”, para las que no hay un tratamiento curativo.El equipo de investigación liderado por el doctor Izpisua continuará trabajando en mejorar la eficacia de la técnica HITI incorporar el ADN reparado en el mayor número de células posible. La ventaja de esta técnica HITI es que se puede adaptar para trabajar con cualquier sistema de ingeniería genética, no solo con CRISPR-Cas9.

Más información:

Publicación: Nature.

Título del paper: in vivo genome editing via CRISPR-Cas9 mediated homology-independent targeted integration.

Autores: Los investigadores que han participado en el estudio son: Euiseok J. Kim, Fumiyuki Hatanaka, Mako Yamamoto, Toshikazu Araoka, Masakazu Kurita, Tomoaki Hishida, Mo Li, Emi Aizawa, April Goebl, Rupa Devi Soligalla, Concepcion Rodriguez Esteban, Travis Berggren y Edward M. Callaway del Instituto Salk; Yuji Tsunekawa y Fumio Matsuzaki del Centro de Biología del Desarrollo RIKEN; Pierre Magistretti dela Universidad King Abdullah de Ciencia y Tecnología; Jie Zhu, Xin Fu y Kang Zhang del Shiley Eye Institute e Instituto de Medicina Genómica, Universidad de California San Diego; Zhe Li, Shicheng Guo, Song Chen, Tingshuai Jiang, Maryam Jafari y Kun Zhang de Universidad de California San Diego; Jing Qu y Guang-Hui Liu de la Academia China de Ciencias; Jerónimo Lajara, Estrella Núñez y Pedro Guillén de la Universidad Católica San Antonio de Murcia (UCAM); y Josep M. Campistol del Hospital Clínic de Barcelona.