La terapia prenatal CRISPR bloquea los rasgos del síndrome de Angelman en los ratones

Guía turística: un corto hilo de ARN transporta la enzima CRISPR al mejor lugar para activar la UBE3A. Cortesía de Mark Zylka / Universidad de Carolina del Norte

POR ANGIE VOYLES ASKHAM

Fuente: Spectrum / 09/11/2020

Fotografía: Cortesía de Mark Zylka / Universidad de Carolina del Norte

La edición del ADN en ratones embrionarios y recién nacidos mediante el uso de la tecnología CRISPR puede anular las mutaciones subyacentes al síndrome de Angelman y prevenir muchos de los rasgos de la condición, según un nuevo estudio (1). Los efectos duran al menos 17 meses y pueden ser permanentes, dicen los investigadores.

"Es muy emocionante", dice Steven Kushner, profesor de psiquiatría de la Universidad de Columbia, que no participó en el estudio.

El síndrome de Angelman generalmente proviene de una mutación o eliminación del gen UBE3A. Las personas tienen dos copias del gen, una de cada progenitor, pero típicamente sólo la que se transmite de la madre está activa en las neuronas. Las mutaciones que bloquean esa copia pueden conducir a una falta de la proteína UBE3A en el cerebro, causando los rasgos centrales del síndrome: retrasos en el desarrollo, disfunción motora, impedimentos del habla, convulsiones y, a menudo, autismo.

Estos rasgos mejoran en respuesta a los tratamientos que activan la silenciosa pero intacta copia paterna de UBE3A y aumentan la producción de la proteína en los ratones modelo del síndrome de Angelman (2,3). Pero estos tratamientos se desvanecen con el tiempo, requiriendo repetidas inyecciones en el líquido cefalorraquídeo o en el cerebro.

La nueva terapia es efectiva después de sólo dos dosis, dice el investigador principal Mark Zylka, profesor de biología celular y fisiología de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill.

La estrategia utiliza la enzima CRISPR-Cas9 para cortar y editar el ADN que codifica una molécula de ARN en antisentido que normalmente sirve para bloquear la producción de la proteína UBE3A de la copia paterna del gen. La técnica también despierta la copia paterna silenciosa del gen en neuronas humanas cultivadas, sugiriendo que podría funcionar en las personas.

Los ratones tratados no mostraron ningún efecto secundario negativo o mutaciones no intencionadas. Pero otros investigadores advierten que el enfoque puede tener efectos raros "fuera del objetivo" que podrían conducir a defectos de nacimiento o cáncer.

"Esa es una de las grandes razones por las que el uso de CRISPR en humanos es todavía algo que se está tomando con mucha, mucha cautela", dice Kushner.

Se está volviendo viral

Zylka y sus colegas usaron un virus modificado para llevar la enzima de edición genética a las neuronas corticales de los ratones. Probaron 260 diferentes 'ARN guía' para encontrar uno que pudiera escoltar la enzima a la región prevista del genoma sin dañar otros genes.

El equipo inyectó la terapia en los cerebros de los ratones Angelman, primero cuando los ratones estaban en el útero y de nuevo cuando tenían un día de edad.

La doble dosis administró el tratamiento a todas las capas de la corteza en desarrollo, según los investigadores. Y activó la copia paterna del UBE3A en cada región del cerebro que revisaron, aparte del cerebelo, hasta que los ratones tuvieron 17 meses de edad. Los efectos probablemente duren aún más tiempo, dicen.

Los datos de montaje muestran que un virus como el que utilizaron puede insertarse en el genoma, dando lugar a cambios permanentes en el ADN de un animal, dice Zylka. Cuando eso ocurre, el genoma viral puede afectar a los genes cercanos.

En este caso, el genoma viral contiene instrucciones para fijar nucleótidos extra - los bloques de construcción del código genético - en el ARN mensajero. Estas adiciones hacen ineficaz el ARN antisentido que normalmente silencia el UBE3A paterno.

Las inyecciones previnieron comportamientos típicamente vistos en ratones Angelman, los investigadores reportaron en Nature en octubre. Los ratones tratados mostraron menos agarre en las extremidades traseras, lo que se considera similar a los comportamientos repetitivos vistos en personas autistas. También pasaron más tiempo en el centro de un campo abierto, lo que sugiere que están menos ansiosos que los ratones no tratados, y se desempeñaron mejor en una prueba de coordinación motora.

Los ratones que modelan el síndrome de Angelman tienden a tener cerebros más pequeños que los ratones típicos, pero este rasgo, también, fue al menos parcialmente evitado en los animales tratados.

Sin embargo, el enfoque no bloqueó todos los rasgos de Angelman: Los ratones seguían enterrando mármoles, otro comportamiento repetitivo; y sólo las hembras mostraron mejoras en la obesidad.

Mente abierta

El tratamiento puede no haber funcionado en suficientes células para corregir todos los rasgos: los investigadores encontraron la proteína UBE3A expresada en el 58 por ciento de las neuronas corticales del animal modelo, mientras que los ratones típicos la tienen en todas las neuronas.

También es posible que diferentes rasgos tengan ventanas críticas únicas para el tratamiento, dice Stormy Chamberlain, profesor asociado de genética y ciencias del genoma de la Universidad de Connecticut en Farmington, que no participó en el estudio. Los estudios han demostrado que cuanto más temprano se reincorpore la UBE3A, más se mejoran los rasgos de Angelman.

Las investigaciones ulteriores pueden mejorar la eficacia del tratamiento en ratones, pero su utilidad para las personas podría verse limitada por su dependencia de la enzima activa CRISPR, que puede introducir cortes y mutaciones impredecibles en el ADN, dice Chamberlain.

Aún así, "es importante mantener la mente abierta y probar algunos de estos enfoques de 'el cielo es el límite'", dice.

Otras terapias genéticas para el síndrome de Angelman también plantean problemas de seguridad. Un ensayo en curso de un tratamiento diferente, que activa el UBE3A paterno utilizando hebras de ARN modificado, tuvo que ser detenido porque causa debilidad temporal en las piernas de los niños con síndrome de Angelman. Los investigadores esperan reanudar ese ensayo con un plan de dosificación diferente.

Zylka y sus colegas planean probar su enfoque con una versión alternativa de CRISPR - una que no puede cortar el ADN pero que aún puede activar el UBE3A paterno - que puede ser más segura para su uso en las personas.

REFERENCIAS

1. Wolter J.M. y otros. Nature Epub antes de la impresión (2020) PubMed.

2. Huang H.S. et al. Nature 481, 185-189 (2011) PubMed.

3. Meng L. y otros. Nature 518, 409-412 (2015) PubMed.

TAGS: Síndrome de Angelman, autismo, CRISPR, expresión génica, modelos de ratón, diagnóstico prenatal, tratamientos, UBE3A

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