Ressuscitar proteïnes de fa 2.600 milions d'anys per editar els gens en el futur
Un estudi internacional liderat per científics de l'Estat demostra com crear nous sistemes d'edició genètica amb molècules que ja no existeixen
BarcelonaFa temps que la ciència pentina els racons més remots del planeta per trobar noves proteïnes que ajudin a millorar les tècniques d'edició genètica, però el que no s'havia fet fins ara és buscar aquestes molècules en el passat. Ara la tecnologia bioinformàtica ha permès a un equip internacional, liderat per científics de l'Estat, fer un viatge en el temps per reconstruir proteïnes de fa 2.600 milions d'anys, que són l'ancestre del sistema d'edició genètica CRISPR/Cas i que tenen la mateixa capacitat d'editar els gens que els actuals, però ofereixen encara més possibilitats. La troballa s'ha publicat aquest dilluns a la revista Nature Microbiology i, segons els investigadors, obre noves portes per a l'edició genètica que podrien tenir aplicacions revolucionàries en el futur.
Molts bacteris tenen una eina biològica, el sistema CRISPR, que els permet defensar-se contra els virus; per això tallen un fragment del material genètic del seu atacant i el guarden als seus propis gens per recordar-ho. La ciència ha desenvolupat aquest sistema per fer-lo servir, des de fa anys, com una eina d'edició que permet modificar el genoma amb una precisió sense precedents, de manera senzilla i més barata, cosa que obre grans possibilitats per tractar malalties congènites.
La gran majoria de laboratoris utilitzen el CRISPR/Cas9, que procedeix de l'Streptococcus pyogenes, un bacteri patogen que provoca otitis i laringitis, per la qual cosa moltes persones tenen anticossos. En aquests casos no es podria fer servir com a teràpia gènica perquè el sistema immunitari l'atacaria. "Són necessaris més sistemes CRISPR/Cas", explica a Efe el genetista Lluís Montoliu, vicedirector del Centre Nacional de Biotecnologia (CNB) del Consell Superior d'Investigacions Científiques (CSIC), un dels signants de la investigació publicada aquest dilluns, que va començar el 2018. Fins ara aquests sistemes s'havien buscat per tot el planeta, però l'equip coordinat per Raúl Pérez-Jiménez del Centre de Recerca Cooperativa en Nanociències (CIC nanoGUNE) del País Basc s'ha volgut remuntar al passat. "Hem intentat ressuscitar proteïnes Cas que anomenem ancestrals i que devien existir en bacteris que van viure fa milers de milions d'anys", explica Montoliu.
Per fer-ho possible els investigadors van seleccionar un grup de bacteris més o menys relacionats evolutivament dels quals es va escollir la seqüència del gen Cas9 per introduir-la en un ordinador, que va calcular cap enrere quina podria ser la seqüència de bacteris ancestrals que va donar lloc a la variabilitat actual. Montoliu precisa que no se sap quins bacteris van viure en l'època dels dinosaures o molt més enrere, fins a 2.600 milions d'anys, però sí que la seqüència d'aminoàcids creada per l'ordinador és compatible amb les que tenim avui dia. En tota aquesta línia temporal, l'equip va escollir cinc moments: fa 37 milions d'anys, 137 milions, 200 milions, 1.000 milions i 2.600 milions, per seleccionar les seqüències d'aminoàcids a partir de les quals es va sintetitzar en un laboratori la molècula d'ADN corresponent per estudiar-ne i confirmar-ne la funcionalitat. "Sorprenentment, segueixen funcionant com a eines d'edició genètica", diu Montoliu.
Albinisme
L'equip va aplicar les noves tisores genètiques ancestrals sobre els dos gens que quan estan mutats causen albinisme i va comprovar, assegura Montoliu, que funcionen. El següent pas seria fer-ho en un model animal, com un ratolí, i després verificar-ne la seguretat i l'eficàcia per poder plantejar-ne l'ús en assajos clínics i teràpies. La investigació també ha revelat que el sistema CRISPR/Cas s'ha fet més complex al llarg del temps i s'ha anat adaptant a les noves amenaces de virus que els bacteris han patit en la seva evolució. “Un sistema que s'ha anat polint al llarg de milers de milions d'anys, des d'una maquinària rudimentària, poc selectiva als seus inicis, fins a convertir-la en un mecanisme sofisticat de defensa capaç de distingir amb gran precisió el material genètic d'invasors indesitjats que ha de destruir, del seu propi ADN”, explica un altre dels signants de l'estudi, Francis Mojica, investigador de la Universitat d'Alacant.
Els sistemes CRISPR actuals estan adaptats per funcionar dins d'un bacteri, però quan s'utilitzen en cèl·lules humanes el sistema immunitari provoca un rebuig i existeixen a més determinades restriccions moleculars que en limiten l'ús. Tot i això, Pérez-Jiménez destaca que “en els sistemes ancestrals algunes d'aquestes restriccions desapareixen, cosa que els confereix una versatilitat més gran”. Això fa pensar als investigadors que la troballa d'aquestes proteïnes ancestrals amb propietats diferents de les actuals permetrà obrir noves vies en la teràpia gènica i el tractament de malalties en un futur.
