CRISPR, una posible solución a las parasitosis

Por: Omar Hassiri Gómez Gómez

Los primeros reportes del genoma CRISPR/Cas9 editado en gusanos planos podría guiarnos hacia una nueva era de investigación sobre estos peligrosos parásitos.

Los gusanos parásitos, como los gusanos redondos y gusanos planos, se encuentran entre los patógenos más complejos en el planeta. Estos infectan gente y animales por todo el globo, y son la sexta causa de morbilidad a nivel mundial, siendo los responsables de múltiples enfermedades tropicales, de acuerdo con la Organización Mundial de la Salud.

El problema con los parásitos es que no tienen una forma de prevenirse, como una vacuna. Existen tratamientos con medicamentos, sin embargo, su espectro de acción es bastante reducido y su eficacia muy pobre. Es por esto por lo que se están buscando nuevos tratamientos urgentemente.

Los parásitos son tan complejos que son necesarias varias herramientas para poder conocer más sobre su biología, lo que dificulta el desarrollo de medicamentos y vacunas.

Hay dos gusanos planos importantes que son responsables de enfermedades en humanos, Schistosoma mansoni causa schistosomiasis la cual se estima causa la muerte de 200,000 personas por año. La larva de S. mansoni se esconde en la piel hasta encontrar un camino que lo lleve a la circulación sanguínea. Los huevos pueden incrustarse en los tejidos y así liberar moléculas que desencadenan inflamación y enfermedades crónicas.

Opistorchis viverrini  se adquiere al consumir pescado poco cocido que originalmente transportaba a la larva. Los parásitos llegan al hígado, se asientan y pueden desencadenar colangiocarcionoma (cáncer en vías biliares) el cual tiene una de las tasas de mortalidad más altas de cualquier tipo de cáncer.

CRISPR: nuevas posibilidades para investigar

CRISPR/Cas9 es una nueva herramienta genética que ha revolucionado la genómica funcional en muchos organismos al desencadenar cambios precisos e incluso hereditarios en un genoma. En 2017, un equipo de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA) utilizó CRISPR para manipular la información genética de gusanos redondos4. Los investigadores informaron haber aprovechado CRISPR/Cas9 para editar los genomas de O. viverrini y S. mansoni.

Técnicamente, CRISPR requiere de varios componentes para entrar en la célula blanco. Estos elementos incluyen: Una enzima (Cas9) que corta el ADN, y un ARN de guía única que lleva a Cas9 al sitio de escisión correcto. Una vez en la célula blanco la enzima corta ambas hebras de ADN, creando una ruptura que puede repararse a través de un mecanismo de unión de extremo no homólogo. Este proceso es muy propenso a errores y puede introducir mutaciones en el sitio objetivo, potencialmente desactivando un gen. Si se desea, CRISPR/Cas9 también puede utilizarse para introducir nuevo ADN.

Tanto la unión final no homóloga como la reparación dirigida por homología son activas en los gusanos planos. En un artículo, Paul Brindley de la Universidad de George Washington, Thewarach Laha de la Universidad de Khon Kaen y otros, describen como utilizaron la electroporación para introducir la enzima en células de O. viverrini. El gen Ov-grn-1 se seleccionó como objetivo y se editó a través de uniones finales no homólogas.

En otro estudio, Brindley y colaboradores utilizaron dos métodos, la electroporación y un vector viral, para entregar materiales relacionados con CRISPR a huevos de S. mansoni, estos incluían una plantilla de ADN que codificaba una cadena de codones para ser incorporada en el gen Sm-omega-1 a través de reparación dirigida por homología.

De acuerdo con ambos estudios, la interacción entre los patrones de expresión génica y la penetración de Cas9 explica como la baja eficacia de la edición puede llevar a cambios aparentemente desproporcionados en el fenotipo.

Lo que debemos esperar en un futuro es determinar si es posible mejorar el proceso de edición y evaluar como esto influiría en el fenotipo. Como alternativa, el mecanismo de reparación dirigido por homología podría usarse para etiquetar organismos manipulados genéticamente con un marcador, que ayudaría a separar animales editados de los no editados antes de examinarlos para detectar cambios en su fenotipo.

En conclusión, estos estudios muestran por primera vez como editar genomas de gusanos planos utilizando CRIPSR/Cas9. En un futuro esto podría motivar un cambio en la investigación de estos organismos: puede ser posible crear líneas de lombrices modificadas genéticamente para estudiar mejor los parásitos, como causan enfermedades y, en última instancia, como podrían controlarse.

Referencias

1. McVeigh Paul y G Mauel A. Tropical diseases: Can CRISPR help in the fight against parasitic worms? elife Sciences. Enero 31, 2019.
2. Arunsan P, Ittiprasert W, et al. Programmed knockout mutation of liver fluke granulin attenuates virulence of infection-induced hepatobiliary morbidity. Elife Sciences. Enero 15, 2019.
3. Dalzell, Warnock, et al. Considering RNAi experimental design in parasitic helminths. Parasitology. Enero 5, 2012; 139:651-668.
4. Gang, Castelletto, et al. Targeted mutagénesis in a human-parasitic nematode. PLoS Pathog. Ocrtubre 10, 2017; 13:e10006675.
5. Howe, Bolt, et al. WormBase ParaSite – a comprehensive resource for helminth genomics. Molecular and biochemichal parasitology. Noviembre 27, 2016; 215:2-10.
6. Ittirprasert, Mann, et al. Programmed genoma editing of the omega-1 ribunuclease of the blood fluke, Schistosoma mansoni. Enero 15, 2019; 8:e41337.
7. Sripa, Brindley, et al. The tumorigenic liver fluke Opisthorchis viverrini – multiple pathways to cancer. Trends in parasitology. Octubre 28, 2012; 28:395-407.