{"id":18377,"date":"2018-03-02T06:12:43","date_gmt":"2018-03-02T09:12:43","guid":{"rendered":"https:\/\/www.infobioquimica.com\/new\/?p=18377"},"modified":"2018-02-26T19:39:06","modified_gmt":"2018-02-26T22:39:06","slug":"el-primer-kit-diagnostico-basado-en-crispr-cabe-en-una-minuscula-tira-de-papel","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.infobioquimica.com\/new\/2018\/03\/02\/el-primer-kit-diagnostico-basado-en-crispr-cabe-en-una-minuscula-tira-de-papel\/","title":{"rendered":"El primer kit diagn\u00f3stico basado en CRISPR cabe en una min\u00fascula tira de papel"},"content":{"rendered":"

Hace algo m\u00e1s de treinta a\u00f1os, el grupo de Atsuo Nakata encontr\u00f3 una extra\u00f1as repeticiones en el ADN de Escherichia coli<\/em>. Durante los meses siguientes, diferentes grupos de investigadores descubrieron las mismas secuencias repetidas en el genoma de distintas bacterias. Uno de ellos, el espa\u00f1ol Francis Mojica, no solo determin\u00f3 la existencia de las mismas repeticiones en microorganismos de las salinas de Santa Pola (Alicante), sino que tambi\u00e9n les puso nombre. El acr\u00f3nimo de CRISPR, que se refer\u00eda a las unidades que se repet\u00edan de forma enigm\u00e1tica en los genomas microbianos, protagonizar\u00eda tiempo despu\u00e9s la mayor revoluci\u00f3n en Biolog\u00eda del siglo XXI.<\/p>\n

Aquellas extra\u00f1as repeticiones formaban en realidad parte de un complejo sistema que las bacterias utilizan para defenderse del ataque de virus. Las secuencias repetidas de CRISPR se combinaban con otros elementos, el m\u00e1s importante de ellos llamado Cas, para trenzar un bistur\u00ed a nivel molecular con el que los microorganismos pod\u00edan cortar el material gen\u00e9tico de los virus y as\u00ed evitar su infecci\u00f3n.<\/strong> Lo hac\u00edan de forma parecida a la inmunidad adaptativa de organismos superiores, que desarrollan anticuerpos para protegerse de los pat\u00f3genos. De este modo, las bacterias son capaces de reconocer a los virus que las atacan, guardar un fragmento de su genoma en su propio ADN y, tiempo despu\u00e9s, cuando las part\u00edculas v\u00edricas tratasen de infectarlas de nuevo, activar el bistur\u00ed para parar el ataque.<\/p>\n

El sistema CRISPR-Cas<\/strong> pas\u00f3 desapercibido para la mayor\u00eda de investigadores \u2014con permiso de los microbi\u00f3logos\u2014 hasta 2012. Fue entonces cuando dos cient\u00edficas, Jennifer Doudna <\/strong>y Emmanuelle Charpentier<\/strong> publicaron unos sorprendentes resultados: estas herramientas procedentes de las bacterias tambi\u00e9n pod\u00edan servir para cortar y pegar el ADN. Su idea, apoyada por un trabajo posterior de Feng Zhang<\/strong>, abri\u00f3 la puerta de la edici\u00f3n gen\u00f3mica, es decir, la posibilidad de modificar el ADN de forma r\u00e1pida, precisa, segura y eficaz. Desde entonces, los cient\u00edficos se han centrado en aplicar el editor gen\u00f3mico en diferentes \u00e1mbitos, con especial inter\u00e9s en medicina, donde CRISPR-Cas est\u00e1 siendo estudiado como posible terapia g\u00e9nica contra diversas enfermedades. Pero las esperanzas no terminan ah\u00ed.<\/p>\n

Diagn\u00f3stico m\u00e9dico basado en CRISPR-Cas<\/h4>\n

Enfrentados en una cruenta guerra de patentes por el bistur\u00ed molecular, los grupos de Jennifer Doudna <\/strong>y Feng Zhang<\/strong> contin\u00faan trabajando de forma independiente en sus respectivos laboratorios de California y Massachusetts. Ambos cient\u00edficos, considerados como grandes candidatos a los premios Nobel de Medicina y de Qu\u00edmica, han centrado recientemente su atenci\u00f3n en las aplicaciones que podr\u00eda tener CRISPR-Cas en el terreno del diagn\u00f3stico m\u00e9dico. Una posible utilizaci\u00f3n que ampliar\u00eda de forma exponencial un mercado, el de la edici\u00f3n gen\u00f3mica, que fue estimado en el pasado en 46.000 millones de d\u00f3lares.<\/p>\n

Zhang y Doudna presentan dos trabajos independientes en la prestigiosa revista Science<\/em>\u00a0 (15 Feb 2018:eaaq0179 DOI: 10.1126\/science.aaq0179) donde muestran el potencial de CRISPR para detectar enfermedades tan variadas como el dengue, el zika o la infecci\u00f3n por el virus del papiloma humano. El grupo de Feng Zhang<\/strong> muestra en el primer estudio un kit de diagn\u00f3stico basado en CRISPR<\/strong> que emplea cuatro prote\u00ednas Cas diferentes, procedentes de cuatro bacterias distintas. Su resultado, que ampl\u00eda las posibilidades del sistema SHERLOCK<\/strong> tambi\u00e9n presentado en Science el a\u00f1o pasado, consiste en una fina tira de papel que puede detectar cuatro secuencias diana diferentes mostrando cuatro colores distintos en el caso de que el test salga positivo.<\/p>\n

\u201cEs un resultado sorprendente, una nueva vuelta de tuerca\u201d, reconoce Llu\u00eds Montoliu, investigador del Centro Nacional de Biotecnolog\u00eda (CNB-CSIC), que no ha participado en el trabajo. El equipo de Zhang ha conseguido sacar \u201cpartido de algo que deber\u00eda haber sido un desastre\u201d, ya que el a\u00f1o pasado se dieron cuenta de que la prote\u00edna Cas13a,<\/strong> similar a la enzima Cas9<\/strong> \u2014que se usa normalmente en edici\u00f3n gen\u00f3mica\u2014, \u201cse vuelve loca una vez que se activa y comienza a cortar mol\u00e9culas de ARN\u201d. \u201cMezclaron secuencias de ARN pegadas a un fluorocromo, que puede brillar una vez que es cortado. Cuando 13a identificaba la secuencia diana, tambi\u00e9n liberaba la fluorescencia. La presencia de ese brillo nos dec\u00eda que se hab\u00eda detectado la secuencia objetivo\u201d, explica Montoliu.<\/p>\n

Tras los resultados presentados hace menos de un a\u00f1o, Feng Zhang ha logrado mejorar el m\u00e9todo transform\u00e1ndolo en un sistema de diagn\u00f3stico m\u00faltiple. Las cuatro prote\u00ednas que emplea ahora como bistur\u00ed cortan unas letras del ARN antes que otras, de forma que, construyendo unas \u2018mol\u00e9culas trampa\u2019, han conseguido mezclar todos los indicadores en un mismo tubo con cuatro brillos diferentes, en funci\u00f3n de la secuencia que haya detectado el sistema.<\/p>\n

\u201cEs sorprendente, adem\u00e1s logra hacerlo con un m\u00e9todo de qu\u00edmica seca\u00bb, similar al que se emplea en un test de embarazo o en la reciente prueba del VIH. \u00abConsiste en una tira de papel que, en presencia de sangre u orina, mostrar\u00eda a simple vista una raya o dos en el caso de que el resultado fuera positivo\u201d, comenta Montoliu. La sensibilidad<\/strong> lograda por Zhang adem\u00e1s es \u201cextraordinaria\u201d, al alcanzar el nivel attomolar<\/strong> (10-18<\/sup>), un resultado que consiguen gracias a que emplean la amplificaci\u00f3n del material gen\u00e9tico. Es decir, los cient\u00edficos del Instituto Broad del MIT y la Universidad de Harvard \u2018fotocopian\u2019 las secuencias para haya m\u00e1s mol\u00e9culas complementarias antes de probar que su kit diagn\u00f3stico funciona.<\/p>\n

Jennifer Doudna, a la zaga en diagn\u00f3stico<\/h4>\n

El segundo trabajo publicado en Science<\/em> corresponde al grupo de Jennifer Doudna. Su equipo da a conocer los \u201cefectos inesperados\u201d que tiene la prote\u00edna Cas12a<\/strong>, un elemento descubierto por Zhang y que este tambi\u00e9n emplea en su kit de diagn\u00f3stico. Una vez que esta pieza del bistur\u00ed molecular corta las dos hebras del ADN, tambi\u00e9n es capaz de cortar mol\u00e9culas de una sola cadena. Un resultado que no perjudica a la edici\u00f3n gen\u00f3mica tradicional, pero que puede ser aprovechada en diagn\u00f3stico m\u00e9dico, defiende Doudna. Exactamente el mismo resultado que Zhang, obtenido de forma independiente, y que han aprovechado para detectar virus del papiloma humano, relacionado con algunos tipos de tumores malignos como el c\u00e1ncer de cuello de \u00fatero.<\/p>\n

\u201cDestacar\u00eda mucho el trabajo de Zhang, ya que incorpora el de Doudna y adem\u00e1s a\u00f1ade m\u00e1s cosas\u201d, opina Montoliu. A su juicio, el estudio de la catedr\u00e1tica de la Universidad de California no ser\u00eda comparable al publicado hoy por el investigador del Instituto Broad\u2026 \u201csino fuera porque es Doudna\u201d. \u201cDe forma similar convierte [a la prote\u00edna] en un sistema de diagn\u00f3stico, incorpora un fluorocromo tambi\u00e9n para que cuando [el bistur\u00ed] corte empiece a brillar\u201d, explica el cient\u00edfico del CNB-CSIC. El equipo de Jennifer Doudna, al igual que el de Zhang, usa el truco de la amplificaci\u00f3n de las secuencias gen\u00e9ticas antes de realizar la detecci\u00f3n, una estratagema sin la que ambos m\u00e9todos de diagn\u00f3stico no funcionar\u00edan del todo bien.<\/p>\n

\u201cHay un trabajazo detr\u00e1s de los dos laboratorios. Son unos cracks, esto es pura investigaci\u00f3n b\u00e1sica\u201d, aplaude Llu\u00eds Montoliu. Con sus estudios en Science<\/em>, los grupos de Doudna y Zhang, enfrentados y unidos para siempre por la edici\u00f3n gen\u00f3mica, demuestran de nuevo el potencial de CRISPR-Cas y ofrecen una nueva esperanza en medicina. La de convertir herramientas procedentes de seres vivos tan simples como las bacterias en un arma para diagnosticar enfermedades de manera sencilla y barata, con kits de detecci\u00f3n port\u00e1tiles que pudieran ser empleados en casi cualquier parte del mundo.<\/p>\n

Fuente:<\/strong> Hypertextual<\/a><\/p>\n

Enlaces de inter\u00e9s<\/h4>\n