CRISPR/Cas9

CRISPR/Cas9 “Repeticiones Palindrómicas Cortas Agrupadas y Regularmente interespaciadas”

La técnica CRISPR/Cas9 es una tecnología basada en la biología molecular, la cual consiste en editar o corregir el genoma de cualquier célula. Al ser como unas “tijeras moleculares” se ha logrado editar el ADN, agregando o sacando pequeñas secuencias. La CRISPR permite a los científicos cambiar una secuencia de ADN en diferentes localidades del genoma de un organismo de forma precisa, fácil y rápida.

Algunas bacterias (Streptococcus pyogenes) tienen la característica de eliminar infecciones virales. Las cuales contienen enzimas que distinguen el material genético propio del foráneo, eliminando el ADN extraño y liberándose de la infección. Este fue el comienzo de lo que más adelante se conocería, debido a que cuando llegó toda la tecnología del mapeo genético, se conoció que el genoma de algunos microorganismos estaba lleno de secuencias palindrómicas repetidas que no tenían función aparente. Estas secuencias repetidas estaban espaciadas entre sí por unas secuencias llamadas “espaciadores” similares a otras de plásmidos y virus. Antes de los espaciadores se encuentra una secuencia denominada “líder”. Estas son las Repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas (CRISPR). Cerca de este agrupamiento se encuentran los genes cas que codifican para un tipo de nucleasas.

Las bacterias poseen un sistema de defensa complejo formado por una proteína Cas que está unida al ARN producido por las secuencias CRISPR. El material genético del virus interacciona con el complejo proteína-ARN siendo inactivado y degradado.

En el año 2012 las doctoras Emmanuelle Charpentier y Jennifer Doudna, de la universidad de Umeå y de la Universidad de California en Berkeley comandando un grupo de investigación, publicaron en la revista Science cómo convertir esta herramienta natural en una técnica de edición “programable” para corta cualquier cadena de ADN in vitro.

El proceso comienza con la edición de un ARN (CRISPR o ARN guía) que tiene una secuencia complementaria al sitio que se desea modificar. Luego de ser insertado dentro de la célula, el ARN se hibrida con el ADN y la enzima Cas9 corta en el sitio especifico.

La edición de ADN mediante CRISPR/Cas9 tiene dos etapas:

La primera etapa comienza con la unión entre el ARN guía y la enzima Cas9, que es una endonucleasa. El ARN guía tiene una secuencia complementaria a la región del ADN que se desee modificar, con el fin de que hibriden. Luego, entra en juego la Cas9, cortando el ADN.

En la segunda etapa entran en juego a lo menos dos mecanismos de reparación del ADN. El primero es el mecanismo indel haciendo que aparezca un espacio en la cadena justo después del sitio de corte y añada una corta cadena de nucleótidos. Esto conlleva a la perdida de la función original del segmento de ADN cortado. El segundo mecanismo permite agregar una secuencia justo en la zona de corta, dicha secuencia debe ser la secuencia que se quiere añadir al ADN.

Aunque la técnica ha sido muy buena, aun no es del todo confiable debido a que el ARN guía no es complemente específico, pudiendo hibridar en cualquier otra zona en la que no se quiera modificar. Además el ADN tiene una alta probabilidad de que una sola secuencia se repita en muchas localidades del mismo genoma y, por último, la Cas9 puede cortar incluso sin estar junto al ARN guía, disminuyendo aún más su especificidad.

 

Fuente:

http://www.dciencia.es/que-es-la-tecnologia-crispr-cas9/

Glosario:

Material genético foráneo: ADN de un organismo que se introduce dentro de una célula de otro organismo.

Secuencias palindrómicas: son secuencias de ácidos nucleicos (ADN o ARN) que se leen igual en un sentido o hacia el otro (de 5´a 3´ o de 3´a 5´).

Plásmido: Pequeña molécula de ADN circular que se encuentra en bacterias y otras células.

Hibridación de ADN-ARN: Proceso en donde se combinan dos cadenas de ácidos nucleicos que son antiparalelas y complementarias en una única molécula de doble cadena, tomando forma de doble hélice.

Enzima endonucleasa: También conocida como enzima de restricción que puede reconocer una secuencia característica de nucleótidos dentro de una molécula de ADN y cortar el ADN en ese punto en concreto o en un sitio no muy lejano a este.