¿Cómo funciona la edición de los genes?
Un gen es una serie de letras del ADN que proporciona las instrucciones para construir una proteína. Dado que el ADN es crucial para la célula, la célula tiene un mecanismo para reparar el daño a su ADN. La edición de los genes (también llamada “edición genética” o “edición del genoma”) utiliza el propio mecanismo de reparación del ADN de la célula para corregir la mutación en el ADN de la célula. A diferencia de la terapia de genes, la edición de los genes corrige las mutaciones que se encuentran en el propio ADN de la persona.
Las personas con fibrosis quística tienen una mutación en ambas copias del gen regulador de la conductancia transmembrana de la fibrosis quística (CFTR, por sus siglas en inglés). Para corregir las mutaciones del gen CFTR en el ADN de una persona, las herramientas necesarias para la edición de los genes deben entrar en las células de la persona, lo cual es muy difícil.
Una vez que la herramienta haya entrado en el núcleo de la célula, esta tiene que poder encontrar una serie de alrededor de 20 letras del ADN que marquen el punto de la mutación del CFTR de entre tres mil millones de letras en el genoma humano. A continuación, es necesario romper el ADN justo cerca de la mutación en el gen CFTR.
Vea este video para ver cómo puede funcionar este proceso.
Tipos de herramientas para la edición de los genes
Hay algunas herramientas diferentes que los científicos han encontrado que pueden localizar una serie específica de letras en el genoma y romper el ADN en ese lugar. La herramienta de edición de los genes más versátil se llama CRISPR. La herramienta CRISPR suele ser preferible porque es económica en comparación con otros métodos y es la más fácil de personalizar; es decir, es fácil especificar qué serie de letras del ADN buscará la herramienta CRISPR en el genoma.
Las herramientas de edición de los genes CRISPR incluyen una “guía” que localiza la secuencia mutada en el gen CFTR, una plantilla con el segmento correcto de letras del ADN y unas “tijeras” que rompen el ADN del paciente en el lugar de la mutación.
Una vez que las herramientas entran en la célula y llegan a la secuencia mutada del ADN, las tijeras cortan la mutación. Este daño atrae la atención del mecanismo de reparación del ADN de la célula, que luego utilizará la plantilla para reparar el ADN. Esto corrige de forma permanente la mutación en esa célula. Este proceso de edición de los genes puede reparar una mutación por vez, o grupos de mutaciones similares, en función de cómo se organicen las mutaciones en el ADN.
Vea este video (en inglés) para ver cómo funciona la edición de CRISPR/Cas9.
Existen otras herramientas que pueden utilizarse para la edición de los genes, incluidas proteínas llamadas TALEN, meganucleasas y nucleasas de dedos de zinc. Todas ellos funcionan de forma similar a la herramienta CRISPR, pero se utilizan menos porque son más difíciles de personalizar y requieren mucho más tiempo y experiencia de los investigadores.
Dificultades en la edición de los genes para la FQ
Una ventaja importante de la edición de los genes es que los cambios que hace en el ADN son permanentes. Las personas podrían requerir solo un tratamiento con una herramienta de edición de los genes a fin de tener un efecto duradero en su enfermedad. Sin embargo, todavía es necesario superar muchas dificultades antes de poder utilizar la edición de los genes para tratar la FQ.
Por ejemplo, las herramientas de edición de los genes se pueden personalizar para encontrar una mutación específica del CFTR, pero hay muchas mutaciones que causan FQ. Los investigadores están estudiando la eficacia y la eficiencia de diferentes técnicas en el laboratorio que permitirían que el proceso de corrección funcione en cualquier lugar y que se corrija de una mutación a todas las mutaciones.
Las ediciones que no se realizan en el lugar correcto también suponen un riesgo. En teoría, la edición de los genes debe ser una terapia muy precisa, lo que significa que la herramienta de edición de los genes debe romper el ADN de la persona solo en el lugar para el que se diseñó. Para la FQ, la herramienta estaría diseñada para encontrar el lugar de la mutación del CFTR.
En la práctica, la edición de los genes no es perfecta. A veces, las herramientas de edición de los genes rompen el ADN en el lugar equivocado del genoma. Un error como este podría provocar nuevas mutaciones en otros genes y causar consecuencias no deseadas, como un aumento del riesgo de cáncer. Por este motivo, cada herramienta de edición de los genes debe evaluarse individualmente para determinar si es lo suficientemente precisa como para usarse en pacientes.
Las tecnologías actuales de edición de los genes dependen del propio mecanismo de reparación del ADN de la célula para reparar la rotura del ADN causada por la herramienta de edición de los genes. Sin embargo, el mecanismo de reparación del ADN de la célula solo puede completar su trabajo si la célula se somete a una división celular (una célula que se divide en dos células nuevas). En un adulto, un pequeño grupo de células madre de las vías respiratorias sufre de manera periódica una división celular; sin embargo, la mayoría de las células de órganos como el pulmón no se dividen. Esto podría significar que la edición de los genes no podría corregir las mutaciones del CFTR en muchas células pulmonares, a menos que se actúe de manera selectiva sobre las células madre. Se están desarrollando tecnologías nuevas que podrían funcionar incluso en células que no se dividen. Estas tecnologías nuevas podrían permitir que la edición de los genes funcione en más células del pulmón.
La edición de los genes es un área de investigación muy activa y ya se está probando en ensayos clínicos para tratar varias enfermedades de la sangre, como la anemia de células falciformes. Estas enfermedades son ideales para la edición de los genes porque las células sanguíneas se pueden extraer del cuerpo y tratar con herramientas de edición de los genes en el laboratorio. Una vez que las herramientas de edición de los genes hayan corregido las mutaciones, las células sanguíneas pueden devolverse al organismo.
Tratar una enfermedad como la FQ que afecta a los pulmones y a otros órganos internos es mucho más difícil porque es muy complicado insertar las herramientas de edición de los genes en las células pulmonares, este proceso se llama inserción de genes. La edición de los genes para la FQ se está probando actualmente en células y animales, y pasarán varios años antes de que se pueda probar de forma segura en personas.