La técnica CRISPR derriba la expresión de genes en los embriones de animales

Secuencia silenciada: los embriones de pez cebra inyectados con un sistema CRISPR que apunta al ARNm tienen deformidades de diversa severidad (tres marcos derechos) comparados con los embriones no inyectados (marco izquierdo).

POR CHLOE WILLIAMS

Fuente: Spectrum / 02/09/2020

Fotografía: del autor

Un nuevo método que suprime la expresión de los genes en los embriones de peces y ratones podría ayudar a los investigadores a estudiar los genes del autismo en el desarrollo temprano (1).

La técnica utiliza una versión modificada del editor de genes CRISPR para cortar y degradar el ARN mensajero (ARNm), las instrucciones de construcción de proteínas de la célula, frenando así la expresión de ciertos genes.

Los sistemas CRISPR suelen utilizar secuencias cortas de ARN, denominadas ARN guía, para dirigir una enzima a cortar una secuencia diana de ADN. Los científicos pueden utilizar diferentes tipos de enzimas en los sistemas CRISPR, sin embargo, algunas de las cuales cortan el ARN.

En el nuevo estudio, los investigadores se centraron en una enzima llamada Cas13, que los científicos han utilizado para degradar el ARN en células de levadura, plantas y mamíferos.

Para probar si la enzima podía ser utilizada en organismos vivos, el equipo inyectó secuencias de ARNm que codificaban cuatro variantes de Cas13 - etiquetadas como RfxCas13d, PguCas13b, PspCas13b y LwaCas13a-GFP - en embriones de pez cebra. El pez cebra comparte muchos genes con las personas, convirtiéndolos en organismos útiles para estudiar la genética del autismo. Sus embriones también son transparentes, lo que permite a los investigadores observar el desarrollo.

RfxCas13d, también conocido como Cas13d, es la única variante que se tradujo efectivamente en proteína y no causó deformaciones en los embriones, dicen los investigadores.

A continuación, el equipo probó la capacidad de Cas13d para amortiguar la expresión de varias secuencias de ARNm. En un experimento, inyectaron a los embriones con ARNm que codificaban el Cas13d y dos proteínas fluorescentes, la roja y la verde, junto con ARN guía dirigidos a la secuencia de ARNm de la proteína fluorescente roja. En otro experimento, inyectaron ARNm de Cas13d en los embriones, junto con ARN guía dirigidos a varios genes que participan en el desarrollo temprano. También secuenciaron todo el ARN de los embriones.

Mensajes silenciados

El sistema CRISPR-Cas13d suprime de forma efectiva y precisa la expresión de genes en los embriones de pez cebra, informan los investigadores. En los embriones inyectados con ARNm de proteína fluorescente, el sistema CRISPR-Cas13d redujo significativamente los niveles de proteína roja, objetivo seis horas después de la inyección. Los niveles de proteína verde no objetivo, mientras tanto, no se vieron afectados.

En todos los experimentos, el sistema redujo los niveles de transcripción de ARNm objetivo en un 76 por ciento, en promedio. También produjo anomalías, como la falta de cola o la ausencia de células reproductivas, típicamente causadas por mutaciones en los genes involucrados en el desarrollo temprano, informan los investigadores.

La técnica cuesta unas 20 veces menos que los morfolinos, moléculas sintéticas que los científicos suelen utilizar para bloquear la expresión de genes en el pez cebra. Los morfolinos cuestan alrededor de 500 dólares por vial y pueden tener efectos fuera del objetivo y desencadenar una respuesta inmunológica, dicen los investigadores.

"Es un cambio en el juego", dice Miguel Moreno-Mateos, profesor adjunto de biología molecular e ingeniería bioquímica de la Universidad Pablo de Olavide en España, quien codirigió la investigación. El método se describe en agosto en Developmental Cell.

Pruebas posteriores demostraron que el sistema CRISPR-Cas13d puede utilizarse en los embriones de otras dos especies de peces - medaka y killifish - y de ratones. El sistema también puede suprimir los ARNm transcritos del genoma del embrión, así como los ARNm maternos, que están presentes en los embriones, controlan el desarrollo en las primeras etapas de la vida y todavía se comprenden mal (2).

La técnica podría ayudar a los científicos a explorar el papel de los genes y los ARNm maternos en el desarrollo temprano, dicen los investigadores. También podría utilizarse para estudiar los efectos de los genes candidatos al autismo.

REFERENCIAS

1. Kushawah G. et al. Dev. Cell Epub antes de impresión (2020) PubMed.

2. Lee M.T. y otros. Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 30, 581-613 (2014) PubMed.

TAGS: autismo, CRISPR, expresión génica, modelos de ratón, pez cebra

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