¿Qué es la edición del genoma?
- La edición del genoma es una técnica utilizada para modificar de manera precisa y eficiente ADN dentro de un celda.
- Implica hacer recortes en Secuencias de ADN con enzimas llamadas ‘nucleasas diseñadas’.
- La edición del genoma se puede utilizar para agregar, eliminar o alterar el ADN en el genoma.
- Al editar el genoma se pueden cambiar las características de una célula o un organismo.
¿Para qué se utiliza la edición del genoma?
- La edición del genoma podría usarse para editar el genoma de cualquier organismo.
- Es ilegal usar la edición del genoma en humanos Embriones que se permitirá que se desarrolle más allá de 14 días.
- La edición del genoma se puede utilizar:
- Para la investigación: La edición del genoma se puede utilizar para cambiar el ADN en células u organismos para comprender su biología y cómo funcionan.
- Para tratar enfermedades: La edición del genoma se ha utilizado para modificar las células sanguíneas humanas que luego se vuelven a colocar en el cuerpo para tratar afecciones que incluyen: leucemia y SIDA. También podría usarse potencialmente para tratar otras infecciones (como SARM (en inglés)) y condiciones genéticas simples (como distrofia muscular y hemofilia).
- Para biotecnología: La edición del genoma se ha utilizado en la agricultura para modificar genéticamente los cultivos para mejorar sus rendimientos y resistencia a las enfermedades y la sequía, así como para modificar genéticamente el ganado que no tiene cuernos.
¿Cómo funciona la edición del genoma?
- La edición del genoma utiliza un tipo de enzima llamada «nucleasa diseñada» que corta el genoma en un lugar específico.
- Las nucleasas diseñadas se componen de dos partes:
- Parte de la nucleasa que corta el ADN.
- Una parte dirigida al ADN que está diseñada para guiar la nucleasa a una secuencia específica de ADN.
- Después de cortar el ADN en un lugar específico, la célula reparará naturalmente el corte.
- Podemos manipular este proceso de reparación para hacer cambios (o «ediciones») en el ADN en esa ubicación del genoma.
Ilustración que muestra la estructura básica y la función de las nucleasas diseñadas utilizadas para la edición del genoma.
Crédito de la imagen: Genome Research Limited
Tipos de edición del genoma
Pequeños cambios en el ADN
- Una enzima nucleasa está diseñada para cortar en una ubicación específica en el ADN.
- Después de cortar el ADN con la nucleasa diseñada, la célula es normal Reparación del ADN La maquinaria reconocerá el daño y unirá los dos extremos cortados del ADN de nuevo.
- Este simple proceso de reparación no es 100 por ciento perfecto y, a menudo, algunos Bases se pierden o se agregan alrededor del sitio del corte cuando se repara.
- Este pequeño cambio (mutación) en el ADN afectará la función de esa sección del ADN, lo que puede significar un gen no funciona correctamente o no funciona en absoluto.
Ilustración que muestra cómo la edición del genoma puede introducir una mutación en una sección del ADN.
Crédito de la imagen: Genome Research Limited
Extracción de una sección de ADN
- Para eliminar una sección de ADN, se diseñan nucleasas que hacen cortes en el ADN a ambos lados de la sección que queremos eliminar.
- Después de que las nucleasas diseñadas cortan el ADN, la maquinaria normal de reparación del ADN de la célula reconocerá el daño, pero puede unir erróneamente los extremos equivocados del ADN, eliminando el ADN entre los dos cortes.
Ilustración que muestra cómo la edición del genoma puede eliminar una sección de ADN en un genoma.
Crédito de la imagen: Genome Research Limited
Inserción de sección de ADN
- Un sistema natural de reparación del ADN puede ser secuestrado para insertar una sección de ADN en un genoma mediante la edición del genoma.
- Normalmente antes de un Divisiones celulares, todo su ADN se copia para que los dos resultantes Células hijas puede recibir una copia completa del genoma.
- Si hay una ruptura en una copia del ADN, la célula repara la ruptura utilizando la otra copia como plantilla. Este proceso asegura que ambas copias del ADN coincidan nuevamente y se denomina «reparación dirigida por homología».
- Es posible con la edición del genoma aprovechar este sistema de reparación del ADN para «engañar» a la célula para que inserte una sección de ADN.
- Una enzima nucleasa está diseñada para cortar en una ubicación específica en el ADN.
- Después de que el ADN ha sido cortado, se introduce una pieza modificada de ADN similar en secuencia al sitio del corte.
- La célula utiliza la pieza modificada de ADN como plantilla para reparar la ruptura, llenando la ruptura con una copia del nuevo ADN.
- Este enfoque se puede utilizar para insertar una nueva sección de ADN, o para reemplazar una sección existente de ADN con una versión alterada, por ejemplo, para corregir un Mutación puntual dentro de un gen.
Ilustración que muestra cómo la edición del genoma puede insertar ADN en un genoma.
Crédito de la imagen: Genome Research Limited
Sistemas de edición genómica
- Hay varios tipos diferentes de nucleasa diseñada utilizada en la edición del genoma.
- Todos contienen una parte de nucleasa para cortar el ADN y una parte dirigida al ADN para reconocer la secuencia de ADN que cortan.
- Se diferencian principalmente en cómo reconocen el ADN a cortar:
CRISPR-Cas9
- CRISPR-Cas9 es el sistema más común, barato y eficiente utilizado para la edición del genoma.
- CRISPR significa «repeticiones palindrómicas cortas agrupadas regularmente interespaciadas».
- CRISPR es la parte del sistema dirigida al ADN que consiste en un ARN? molécula, o ‘guía’, diseñada para unirse a bases específicas de ADN a través de complementario? emparejamiento de bases?.
- Cas9 significa proteína 9 asociada a CRISPR, y es la parte nucleasa que corta el ADN.
- El sistema CRISPR-Cas9 fue descubierto originalmente en gérmenes? que usan este sistema para destruir invasores virus?.
Ilustración que muestra los componentes de CRISPR-Cas9.
Crédito de la imagen: Genome Research Limited