Images
Participants
Contact
• Investigadors de l'IRB Barcelona identifiquen punts crítics del genoma, en els quals l'edició de gens podria causar una resposta no desitjada, i ofereixen recomanacions per a enfocaments més segurs.
• Els resultats s'han publicat a la revista Nature Communications.
CRISPR/Cas9 és una tècnica d'edició genètica molt precisa i d'ús comú en recerca biomèdica. El seu desenvolupament, a càrrec de Jennifer A. Doudna i Emmanuelle Charpentier, va ser reconegut amb el Premi Nobel de Química de 2020. Comunament coneguda com a "tisores genètiques", la tècnica CRISPR permet introduir la seqüència d'ADN desitjada en (pràcticament) qualsevol punt del genoma, modificant o inactivant així un gen. Algunes teràpies basades en aquesta tècnica estan ara en diferents fases d'assajos clínics per al tractament de diverses patologies com a trastorns sanguinis, alguns tipus de càncer o el VIH, entre altres afeccions.
Científics del IRB Barcelona, liderats per l'investigador ICREA Dr. Fran Supek, han revelat ara que, depenent del punt del genoma al qual es dirigeixi, l'edició genètica amb CRISPR pot donar lloc a toxicitat cel·lular i inestabilitat genòmica. Aquest efecte no desitjat està coordinat per la proteïna p53 (també coneguda com a proteïna supresora de tumors) i depèn de la seqüència d'ADN pròxima al punt d'edició i per factors reguladors a la regió circumdant.
Utilitzant mètodes computacionals, els investigadors del laboratori de Genome Data Science han analitzat la biblioteca CRISPR més popular dissenyada per a cèl·lules humanes i han detectat 3.300 possibles punts d'edició en el genoma que mostren forts efectes tòxics. El treball, publicat en Nature Communications, també revela que al voltant del 15% dels gens humans contenen almenys un punt d'edició tòxic.
"El nostre treball aborda una qüestió important i controvertida en relació a la toxicitat de Cas9 associada al TP53 i també proporciona directrius sobre com esquivar el problema. Evitar l'edició en aquests punts "de risc" no sols faria que l'edició CRISPR fos més eficient sinó, sobretot, més segura", explica el Dr. Supek.
Un gen específic pot editar-se en diverses posicions. "Les regions del gen que són importants per a la regulació o que tenen determinats marcadors epigenètics són les que tenen més probabilitats de desencadenar la resposta de p53 i, per tant, haurien d'evitar-se com a recomanació general", afirma el Dr. Miguel-Martín Álvarez, investigador principal de l'estudi.
Toxicitat mediada per p53 i tumorigénesis
La p53 és una proteïna coneguda com el guardià del genoma. Detecta els danys en l'ADN, fa que les cèl·lules deixin de dividir-se i pot dirigir-les cap a una mort cel·lular programada, impedint així que es reprodueixin i expandeixin els "errors" en el seu ADN. Per tant, p53 constitueix un mecanisme de protecció natural contra el càncer i altres complicacions relacionades amb el mal de l'ADN.
L'edició genètica CRISPR sol requerir el tall de totes dues cadenes d'ADN. En alguns casos, aquesta manipulació pot desencadenar una resposta de p53, en la qual les cèl·lules editades poden ser "etiquetades" com danyades i llavors són eliminades, reduint així l'eficàcia del procés d'edició genètica.
No obstant això, la principal complicació en relació amb p53 i l'edició de gens és que les cèl·lules que superen l'edició amb CRISPR podrien fer-ho precisament per tenir defectes en p53. És a dir, aquestes cèl·lules podrien no ser capaces de detectar danys en l'ADN i/o de marcar a les cèl·lules per a la seva mort programada. Com a conseqüència, l'edició genètica podria estar afavorint a les poblacions cel·lulars que tenen genomes inestables, cosa que significa que són propenses a acumular més mutacions, augmentant així el risc de desenvolupar tumors malignes.
"Aquesta conseqüència no desitjada podria suposar un risc d'inestabilitat genòmica, la qual cosa és molt indesitjable en el context de les teràpies CRISPR ex viu, en les quals les cèl·lules d'un pacient s'editen en el laboratori i es reintrodueixen de nou en el seu cos. Esperem que el nostre estudi proporcioni algunes directrius sobre com dissenyar reactius CRISPR més segurs, i que fomenti la recerca sobre aquesta qüestió", conclou el Dr. Supek.
El treball s'ha realitzat amb finançament del Consell Europeu de Recerca (ERC) i del Ministeri de Ciència i Innovació espanyol.
Article relacionat:
TP53-dependent toxicity of CRISPR/Cas9 cuts is differential across genomic loci and can confound genetic screening
Miguel M Álvarez, Josep Biayna & Fran Supek
Nature Communications (2022) DOI: 10.1038/s41467-022-32285-1
IRB Barcelona
L’Institut de Recerca Biomèdica (IRB Barcelona) treballa per aconseguir una vida lliure de malalties. Desenvolupa una recerca multidisciplinària d’excel·lència per curar el càncer i altres malalties vinculades a l'envelliment. Treballa establint col·laboracions amb la indústria farmacèutica i els principals hospitals per fer arribar els resultats de la recerca a la societat a través de la transferència de tecnologia, i du a terme diferents iniciatives de divulgació científica per mantenir un diàleg obert amb la ciutadania. L’IRB Barcelona és un centre internacional que acull al voltant de 400 investigadors de més de 30 nacionalitats. Reconegut com a Centre d'Excel·lència Severo Ochoa des de 2011, és un centre CERCA i membre del Barcelona Institute of Science and Technology (BIST).
