Edición genética para la recuperación de la audición
Por: Iglesias Olivares Ana
Las formas autosómicas dominantes y recesivas de la pérdida auditiva hereditaria son causadas por una mutación en el gen TMC1 que codifica una proteína-canal iónico, fundamental para la mecanotransducción en células ciliadas conectadas al nervio vestibulococlear.
Investigadores de la Universidad de Harvard1, han logrado inactivar el alelo anómalo de este gen mediante la unión del complejo CRISPR-Cas9 a la secuencia de TMC1, corrigiendo de esta forma la expresión del alelo mutante.
Gen TMC1 mutante
La deficiencia auditiva es el déficit sensorial más común. Afecta a más de 360 millones de personas en todo el mundo y afecta en gran medida su calidad de vida.2
Las células ciliadas cocleares son células sensoriales importantes en la detección y procesamiento del sonido. En su superficie apical, la célula coclear tiene prolongaciones llamadas estereocilios, la deflexión de los estereocilios por el sonido da lugar a la apertura de canales iónicos de mecanotransducción, y consecuentemente, a la despolarización de la membrana celular. Un tipo de estos canales, son los canales transmembrana tipo 1 (TMC1), cuyas mutaciones afectan a la formación y la función de dichas células, causando pérdida de la audición hereditaria.3
Pruebas de edición genética
Un estudio realizado por Gao y colaboradores1, reporta la corrección de la mutación TMC1 en un modelo de ratón, llamado "Beethoven" por medio de un proceso de edición de genes usando la técnica CRISPR-Cas9. Consistió en inyectar un ARN guía en la cóclea de ratones Beethoven mutantes recién nacidos, en complemento con una enzima endonucleasa (Cas9) que realiza un corte de doble cadena en el genoma. Encontraron que el complejo CRISPR-Cas9 fue capaz de dirigirse al alelo mutante TMC1 y generar inserciones y deleciones aleatorias alrededor del lugar de la mutación, que pudieron incorporarse en el ADN mediante su propio mecanismo de reparación, inactivando así la expresión del alelo mutante. El alelo silvestre permaneció intacto para dar soporte a las funciones de mecanotransducción normal de las células ciliadas.
No obstante, el ARN guía y la enzima Cas9 que corta el ADN objetivo no son del todo precisos y podrían cortar ADN incorrecto. Debido a ello, los investigadores4 adaptaron un nuevo sistema que combina dos niveles de reconocimiento: RNA guía para localizar el gen objetivo y una forma modificada de Cas9 que puede identificar la mutación específica del ADN, garantizando el corte preciso y selectivo. Los científicos probaron el efecto del tratamiento en células humanas que llevaban la mutación; el análisis de ADN reveló que el tratamiento causó la edición exclusivamente en la copia mutante del gen TMC1 y evitó la normal.
En otro estudio realizado por Shibata y colaboradores2, se utilizó la interferencia de ARN para eliminar el alelo mutante en el mismo modelo de ratón Beethoven. Se mostró que una inyección intracoclear de un microARN artificial transportado en un vector de virus adeno-asociado (AAV), suprime la acción del alelo mutante, retardando la progresión de la pérdida auditiva. Este resultado demuestra la viabilidad de la supresión mediada por la interferencia de ARN de un alelo endógeno que causa sordera para retardar la progresión de la pérdida auditiva. Sin embargo, la ruta de inyección y la elección del vector deben ser optimizadas debido a: 1) pequeño volumen del oído interno, 2) las técnicas de inyección directa limitan el número de partículas que pueden administrarse; lo que sugiere que se deban explorar otras alternativas para permitir mayores cargas de inyección totales.
Edición genética en el futuro
Debido a que la mutación en el gen TMC1 en el ratón Beethoven también ha sido descrita en humanos, los estudios proporcionan pruebas de que la edición del genoma se podría utilizar para tratar la pérdida de audición hereditaria.
A medida que la esperanza de vida mejora y las poblaciones crecen, la población con discapacidad auditiva aumentará, por lo que el desarrollo de terapias para restaurar o prevenir la pérdida auditiva es importante para mejorar la calidad de vida.2
Además del tratamiento de la pérdida auditiva, podrían desarrollarse otras técnicas para silenciar selectivamente genes que tienen mutaciones en muchas otras enfermedades humanas.
Referencias:
Investigadores de la Universidad de Harvard1, han logrado inactivar el alelo anómalo de este gen mediante la unión del complejo CRISPR-Cas9 a la secuencia de TMC1, corrigiendo de esta forma la expresión del alelo mutante.
Gen TMC1 mutante
La deficiencia auditiva es el déficit sensorial más común. Afecta a más de 360 millones de personas en todo el mundo y afecta en gran medida su calidad de vida.2
Las células ciliadas cocleares son células sensoriales importantes en la detección y procesamiento del sonido. En su superficie apical, la célula coclear tiene prolongaciones llamadas estereocilios, la deflexión de los estereocilios por el sonido da lugar a la apertura de canales iónicos de mecanotransducción, y consecuentemente, a la despolarización de la membrana celular. Un tipo de estos canales, son los canales transmembrana tipo 1 (TMC1), cuyas mutaciones afectan a la formación y la función de dichas células, causando pérdida de la audición hereditaria.3
Pruebas de edición genética
Un estudio realizado por Gao y colaboradores1, reporta la corrección de la mutación TMC1 en un modelo de ratón, llamado "Beethoven" por medio de un proceso de edición de genes usando la técnica CRISPR-Cas9. Consistió en inyectar un ARN guía en la cóclea de ratones Beethoven mutantes recién nacidos, en complemento con una enzima endonucleasa (Cas9) que realiza un corte de doble cadena en el genoma. Encontraron que el complejo CRISPR-Cas9 fue capaz de dirigirse al alelo mutante TMC1 y generar inserciones y deleciones aleatorias alrededor del lugar de la mutación, que pudieron incorporarse en el ADN mediante su propio mecanismo de reparación, inactivando así la expresión del alelo mutante. El alelo silvestre permaneció intacto para dar soporte a las funciones de mecanotransducción normal de las células ciliadas.
No obstante, el ARN guía y la enzima Cas9 que corta el ADN objetivo no son del todo precisos y podrían cortar ADN incorrecto. Debido a ello, los investigadores4 adaptaron un nuevo sistema que combina dos niveles de reconocimiento: RNA guía para localizar el gen objetivo y una forma modificada de Cas9 que puede identificar la mutación específica del ADN, garantizando el corte preciso y selectivo. Los científicos probaron el efecto del tratamiento en células humanas que llevaban la mutación; el análisis de ADN reveló que el tratamiento causó la edición exclusivamente en la copia mutante del gen TMC1 y evitó la normal.
En otro estudio realizado por Shibata y colaboradores2, se utilizó la interferencia de ARN para eliminar el alelo mutante en el mismo modelo de ratón Beethoven. Se mostró que una inyección intracoclear de un microARN artificial transportado en un vector de virus adeno-asociado (AAV), suprime la acción del alelo mutante, retardando la progresión de la pérdida auditiva. Este resultado demuestra la viabilidad de la supresión mediada por la interferencia de ARN de un alelo endógeno que causa sordera para retardar la progresión de la pérdida auditiva. Sin embargo, la ruta de inyección y la elección del vector deben ser optimizadas debido a: 1) pequeño volumen del oído interno, 2) las técnicas de inyección directa limitan el número de partículas que pueden administrarse; lo que sugiere que se deban explorar otras alternativas para permitir mayores cargas de inyección totales.
Edición genética en el futuro
Debido a que la mutación en el gen TMC1 en el ratón Beethoven también ha sido descrita en humanos, los estudios proporcionan pruebas de que la edición del genoma se podría utilizar para tratar la pérdida de audición hereditaria.
A medida que la esperanza de vida mejora y las poblaciones crecen, la población con discapacidad auditiva aumentará, por lo que el desarrollo de terapias para restaurar o prevenir la pérdida auditiva es importante para mejorar la calidad de vida.2
Además del tratamiento de la pérdida auditiva, podrían desarrollarse otras técnicas para silenciar selectivamente genes que tienen mutaciones en muchas otras enfermedades humanas.
Referencias:
- Gao X, Tao Y, Lamas V, Huang M, Yeh W, Pan B, Hu Y, Hu J, Thompson D, Shu Y, Li Y, Wang H, Yang S, Xu Q, Polley D, Liberman M, Kong W, Holt J, Chen Z, Liu D. Treatment of autosomal dominant hearing los by in vivo delivery of genoma editing agents. Nature. 2018 En 11; 553(7687) 217–221.
- Shibata S, Ranum P, Moteki H, Pan B, Goodwin A, Goodman S, Abbas P, Holt J, Smith R. RNA Interference prevents autosomal-dominant hearing loss. The American Journal of Human Genetics. 2016 Jun 2; 98(6): 1101-1113.
- Chien W. A CRISPR way to restore hearing. New England Journal of Medicine. 2018 Mar 28; 378(13): 1255-1256.
- Pesheva E. Saving Beethoven. Harvard Medical School: New and Research. 2019 Jul 3.
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