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Craspase: un nuevo “CRISPR – Cas System” más seguro que edita tanto genes como proteínas  

Los “sistemas CRISPR-Cas” en bacterias y virus identifican y destruyen secuencias virales invasoras. Es un sistema inmunológico bacteriano y arqueal para la protección contra infecciones virales. En 2012, el sistema CRISPR-Cas fue reconocido como un genoma, herramienta de edición. Desde entonces, se ha desarrollado una amplia gama de sistemas CRISPR-Cas que han encontrado aplicaciones en áreas como la terapia génica, el diagnóstico, la investigación y la mejora de cultivos. Sin embargo, los sistemas CRISPR-Cas actualmente disponibles tienen un uso clínico limitado debido a frecuentes ediciones fuera del objetivo, mutaciones inesperadas del ADN y problemas hereditarios. Los investigadores han informado recientemente sobre un nuevo sistema CRISPR-Cas que puede atacar y destruir el ARNm y proteínas asociados con diferentes enfermedades genéticas con mayor precisión sin impactos fuera del objetivo ni problemas hereditarios. Llamado Craspase, es el primer sistema CRISPR-Cas que muestra proteína función de edición. También es el primer sistema que puede editar tanto ARN como proteína. Dado que Craspase supera muchas limitaciones de los sistemas CRISPR-Cas existentes, tiene potencial para revolucionar la terapia génica, el diagnóstico y el seguimiento, la investigación biomédica y la mejora de cultivos. 

El “sistema CRISPR-Cas” es un sistema inmunológico natural de bacterias y arqueas contra infecciones virales que identifica, une y degrada las secuencias del gen viral a proteger. Consta de dos partes: el ARN bacteriano transcrito del gen viral incorporado al genoma bacteriano después de la primera infección (llamado CRISPR, que identifica las secuencias diana de los genes virales invasores) y un destructor asociado. proteína llamado “CRISPR asociado proteína (Cas)” que une y degrada las secuencias identificadas en el gen viral para proteger a las bacterias contra los virus.  

MÁS CRUJIENTE significa "repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente espaciadas". Es ARN bacteriano transcrito caracterizado por repeticiones palindrómicas.  

Las repeticiones palindrómicas (CRISPR) se descubrieron por primera vez en las secuencias de E. coli en 1987. En 1995, Francisco Mojica observó estructuras similares en arqueas, y fue él quien primero pensó en ellas como parte del sistema inmunológico de bacterias y arqueas. En 2008, se demostró experimentalmente por primera vez que el objetivo del sistema inmunológico de bacterias y arqueas era el ADN extraño y no el ARNm. El mecanismo de identificación y degradación de secuencias virales sugirió que tales sistemas podrían usarse como una herramienta para edición del genoma basado en CRISPR. Desde su reconocimiento como herramienta de edición del genoma en 2012, el sistema CRISPR-Cas ha recorrido un largo camino como estándar firmemente establecido. edición de genes sistema y ha encontrado una amplia gama de aplicaciones en biomedicina, agricultura, industrias farmacéuticas, incluida la terapia génica clínica.1,2.  

Una amplia gama de CRISPR-Los sistemas Cas ya están identificados y actualmente disponibles para monitorear y editar secuencias de ADN/ARN para investigación, detección de fármacos, diagnóstico y tratamientos. Los sistemas CRISPR/Cas actuales se dividen en 2 clases (Clase 1 y 2) y seis tipos (Tipo I a XI). Los sistemas de clase 1 tienen múltiples Cas proteínas que necesitan formar un complejo funcional para unirse y actuar sobre sus objetivos. Por otro lado, los sistemas de Clase 2 tienen solo un Cas grande proteína para unir y degradar secuencias objetivo, lo que hace que los sistemas de Clase 2 sean más fáciles de usar. Los sistemas de Clase 2 comúnmente utilizados son Cas 9 Tipo II, Cas13 Tipo VI y Cas12 Tipo V. Estos sistemas pueden tener efectos colaterales no deseados, es decir, impacto fuera del objetivo y citotoxicidad.3,5.  

Terapias génicas Basado en los sistemas CRISPR-Cas actuales, tiene un uso clínico limitado debido a las frecuentes ocurrencias de edición fuera del objetivo, mutaciones inesperadas de ADN, incluidas grandes deleciones de fragmentos de ADN y grandes variantes estructurales de ADN tanto en sitios dentro como fuera del objetivo que conducen a la muerte celular. y otros problemas hereditarios.  

Craspasa (o caspasa guiada por CRISPR)  

Los investigadores han informado recientemente sobre un nuevo sistema CRISPER-Cas que es un sistema Cas2-7 Clase 11 Tipo III-E asociado con una caspasa. proteína de ahí el nombre Caspasa guiada por Craspase o CRISPR 5 (Las caspasas son cisteína proteasas que desempeñan un papel clave en la apoptosis al descomponer las estructuras celulares). Tiene aplicaciones potenciales en áreas como la terapia génica y el diagnóstico. La craspasa está guiada por ARN y dirigida a ARN y no se involucra con las secuencias de ADN. Puede apuntar y destruir ARNm y proteínas asociados con diferentes enfermedades genéticas con mayor precisión sin impacto fuera del objetivo. Por tanto, la eliminación de genes asociados con enfermedades es posible mediante escisión a nivel de ARNm o proteína. Además, cuando se combina con una enzima específica, la craspasa también se puede utilizar para modificar las funciones de las proteínas. Cuando se eliminan sus funciones de RNasa y proteasa, Craspasa se desactiva (dCraspasa). No tiene función de corte, pero se une a secuencias de ARN y proteínas. Por lo tanto, dCraspasa se puede utilizar en diagnóstico e imágenes para monitorear y diagnosticar enfermedades o virus.  

Craspasa es el primer sistema CRISPR-Cas que muestra función de edición de proteínas. También es el primer sistema que puede editar tanto ARN como proteínas. Es edición de genes La función tiene efectos mínimos fuera del objetivo y no tiene problemas hereditarios. Por lo tanto, es probable que Craspase sea más seguro en uso clínico y terapéutico que otros sistemas CRISPR-Cas disponibles actualmente. 4,5.    

Debido a que Craspase supera muchas limitaciones de los sistemas CRISPR-Cas existentes, tiene potencial para revolucionar la terapia génica, el diagnóstico y el control, la investigación biomédica y la mejora de cultivos. Se necesita más investigación para desarrollar un sistema de administración fiable que se dirija con precisión a los genes que causan enfermedades en las células antes de demostrar la seguridad y la eficacia en los ensayos clínicos.   

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Referencias:  

  1. Gostimskaya, I. CRISPR–Cas9: una historia de su descubrimiento y consideraciones éticas de su uso en la edición del genoma. Bioquímica Moscú 87, 777–788 (2022). https://doi.org/10.1134/S0006297922080090  
  1. chao li et al 2022. Herramientas y recursos computacionales para la edición del genoma CRISPR/Cas. Genómica, Proteómica y Bioinformática. Disponible en línea el 24 de marzo de 2022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.gpb.2022.02.006 
  1. van Beljouw, SPB, Sanders, J., Rodríguez-Molina, A. et al. Sistemas CRISPR-Cas dirigidos a ARN. Nat Rev Microbiol 21, 21–34 (2023). https://doi.org/10.1038/s41579-022-00793-y 
  1. chunyi hu et al 2022. Craspase es una proteasa activada por ARN guiada por ARN CRISPR. Ciencia. 25 de agosto de 2022. Vol 377, número 6612. págs. 1278-1285. DOI: https://doi.org/10.1126/science.add5064  
  1. Huo, G., Shepherd, J. y Pan, X. Craspase: un nuevo editor de genes duales CRISPR/Cas. Genómica funcional e integradora 23, 98 (2023). Publicado: 23 de marzo de 2023. DOI: https://doi.org/10.1007/s10142-023-01024-0 

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Umesh Prasad
Umesh Prasad
Periodista científico | Editor fundador de la revista Scientific European

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