La técnica del 'corta-pega genético' disminuye algunos síntomas de autismo

Científicos han utilizado la edición de genes Crispr-Cas9 -la técnica del 'corta-pega genético'- para disminuir algunos síntomas de autismo en ratones con una forma de síndrome de X frágil, la causa más común conocida de un solo gen del trastorno del espectro autista, empleando nanopartículas de oro para administrar la enzima Cas9 que corta ADN en el cerebro.

La edición Crispr disminuye en ratones algunos síntomas de autismo -una técnica desarrollada en la Universidad de California, Berkeley, Estados Unidos, y llamada Crispr-Gold- los investigadores pudieron editar el gen de un receptor de neurotransmisores y reducir la característica de comportamiento repetitivo del síndrome de X frágil (FXS, por sus siglas en inglés).

Debido a que los comportamientos repetitivos exagerados son características comunes en los trastornos del espectro autista, la reducción eficiente de estos comportamientos en los modelos de ratón FXS demuestra la posible aplicación de esta técnica a otros tipos de autismo para los cuales se conoce la causa genética, dicen los investigadores.

"Aún no existen tratamientos o curas para el autismo, y muchos de los ensayos clínicos de tratamientos con moléculas pequeñas dirigidos a las proteínas que causan el autismo han fallado -explica el líder del estudio Hye Young Lee, profesora asistente de Fisiología Celular e Integradora en la Universidad de Centro de Ciencias de la Salud de Texas en San Antonio, en Estados Unidos-. Este es el primer caso en el que pudimos editar un gen causal del autismo en el cerebro y mostrar el rescate de los síntomas del comportamiento". 

Carga no viral

Según los investigadores, Crispr-Gold tiene muchas ventajas sobre otras formas de obtener Cas9 en el cuerpo, como el uso de virus. "Lo realmente convincente de este trabajo es que Hye Young pudo demostrar que si inyectaba Crispr-Gold en el cerebro, podía eliminar genes causantes de enfermedades y realmente ver cambios de comportamiento bastante significativos", apunta el inventor de Crispr-Gold Niren Murthy, profesor de bioingeniería de University College Berkeley. "Esta es la primera vez que alguien ha demostrado eso con una carga no viral", añade. 

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El síndrome de X frágil ocurre en uno de cada 6.000 niñas y 4.000 niños

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Las personas con trastornos del espectro autista tienen problemas para interactuar con otras personas, así como un comportamiento repetitivo exagerado, como balanceo y agitación. Aunque los trastornos del espectro autista (TEA) parecen tener varias causas, incluidas múltiples mutaciones genéticas, los trastornos de un solo gen como el FXS son una forma más sencilla de explorar las causas y los posibles tratamientos. A pesar de que el trastorno del espectro autista afecta a más del uno por ciento de todos los niños, el FXS es poco frecuente y ocurre en uno de cada 4.000 niños y 6.000 niñas.

El nuevo estudio, cuyos resultados se publican en 'Nature Biomedical Engineering', es la primera demostración de que la proteína Cas9 puede transportarse al cerebro para destruir un gen y tener efectos terapéuticos. Aunque otros investigadores han insertado genes para Cas9 en las neuronas a través de virus como el virus adenoasociado, surgen problemas porque el gen sigue expresando la enzima Cas9, lo que lleva al corte aleatorio de otros genes. Crispr-Gold lleva el complejo Cas9 en sí mismo, proteína Cas9 purificada y ARN de guía, directamente a las células, donde se corta unas pocas veces y luego desaparece.

"Si se inyecta ADN Crispr usando un virus, no se puede controlar la cantidad de proteína Cas9 y ARN guía que se expresan, por lo que inyectarlo a través de un virus tiene un problema potencial -señala Lee-. Creo que el método Crispr-Gold es muy bueno porque podemos controlar la cantidad que deseamos inyectar y que probablemente minimice los efectos secundarios del uso de Crispr, por ejemplo, los efectos fuera del objetivo".

Contra un receptor excitador   

La técnica abre la puerta al tratamiento de afecciones que van desde la adicción a los opiáceos y el dolor neuropático a la esquizofrenia y los ataques epilépticos, asegura Murthy. En el experimento con ratones con SXF, los investigadores inyectaron Crispr-Gold con el complejo Cas9 en el cuerpo estriado del cerebro, una región conocida por mediar en la formación de hábitos, incluida la relacionada con los comportamientos repetitivos comunes a los TEA.

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Los investigadores fueron capaces de atenuar la señalización exagerada entre células y disminuir el comportamiento repetitivo

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El Cas9 se dirigió a un receptor excitador, el receptor metabotrópico de glutamato 5 (mGluR5), que está involucrado en la comunicación entre las neuronas y se sabe que está desregulado en el FXS. Al deshabilitar el gen para mGluR5, los investigadores fueron capaces de atenuar la señalización exagerada entre las células y disminuir el comportamiento repetitivo. "Antes de este experimento, no sabíamos si el receptor mGluR5 en el cuerpo estriado estaba específicamente involucrado en el comportamiento repetitivo exagerado, lo cual es un hallazgo biológico importante de nuestro estudio", afirma Lee.

En ratones con FXS, el comportamiento repetitivo incluyó excavaciones obsesivas y saltos periódicos en el aire. La excavación se redujo en un 30 por ciento, mientras que los saltos disminuyeron un 70 por ciento. Aproximadamente, el 50 por ciento de los genes mGluR5 en el cuerpo estriado fueron editados, lo que redujo el número de proteínas receptoras a casi la mitad.

Administración de fármacos y desarrollo de nuevos antibióticos

Las compañías farmacéuticas han intentado inyectar medicamentos de moléculas pequeñas en el sistema sanguíneo para bloquear el mismo receptor, pero, aunque reducen el comportamiento repetitivo, los ratones no respondieron a los tratamientos posteriores, aparentemente volviéndose tolerantes. El sistema Crispr-Gold desarrollado por Murthy se centra en la administración de fármacos y el desarrollo de nuevos antibióticos.

La técnica utiliza nanopartículas de oro cubiertas por cadenas de ADN que contienen las moléculas de Cas9, que son una combinación de una enzima de corte de genes y un ARN guía que se aloja en el gen de mGluR5. El paquete está encapsulado en un polímero que lo ayuda a entrar en las células adecuadas. El año pasado, Murthy y sus colegas demostraron que CRISPR-Gold podría transportar Cas9 a las células musculares y reemplazar un gen mutado con un gen normal para mejorar la fuerza en ratones con distrofia muscular de Duchenne.   

El nuevo documento demuestra que CRISPR-Gold puede obtener Cas9 con éxito en una variedad de células en el cerebro. "Mostramos en este artículo que también pudimos editar no neuronas: la microglía, que son parte del cerebro sistema inmune y astrocitos, que sustentan las neuronas -subraya Murthy-. Realmente los editamos de manera más eficiente que las neuronas, y pueden desempeñar un papel muy importante en muchas enfermedades".