¿Cómo se descubrió el CRISPR/Cas?

En los años 90, Francis Mojica microbiólogo español, observó por primera vez en arqueas (microorganismos unicelulares que no poseen núcleo) secuencias de ADN que se repetían periódicamente consiguiendo defenderse de una infección y que en contactos posteriores con el mismo virus utilizaban esa memoria genética e inactivaban el virus. Demostrando que las bacterias cuentan con su propio sistema inmunitario.

En el año 2020, Emmanuel Charpentier y Jennifer Doudna reciben el premio Nobel de química por el desarrollo de este método que era natural en las arqueas, pero ahora de forma artificial para edición génica de alta precisión.

¿Qué significa CRISPR/Cas?

El sistema CRISPR, cuyas siglas en inglés se traducen en “Repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas”, consiste en:

• Secuencias de ADN cortas (23-45bp de largo).
• Palindrómicas porque los nucleótidos se leen igual en ambas direcciones (del extremo 5’ a 3’ y del 3’ al 5’).
• Repetidas en una región genómica.
• Agrupadas ordenadamente.
• Interespaciadas regularmente por secuencias que no son iguales entre ellas mismas. A estas se les denomina secuencias interespaciadoras y son iguales a regiones del genoma de bacteriófagos (virus que infectan exclusivamente a las bacterias).

¿Cómo actúa CRISPR/Cas?

Durante una infección por un mismo bacteriófago, el material viral interactúa con el complejo CRISPR/Cas que posee la secuencia espaciadora de este bacteriófago.

El sistema CRISPR/Cas reconoce secuencias del ADN viral y comienza a separar la hebra bicatenaria del mismo, seguidamente las enzimas Cas utilizan su actividad de endonucleasa o de “tijeras” para cortar el material viral e inactivar. De esta manera, el sistema CRISPR/Cas le confiere a la célula una forma única y hereditaria de inmunidad adaptativa.

¿Qué se puede hacer con CRISPR/Cas?

Dado el creciente potencial del sistema CRISPR/Cas el campo de aplicación es amplio.

1. Inhibición de transferencia horizontal de genes: para evitar el aumento de la resistencia bacteriana a antibióticos.
2. Tipificación de especies bacterianas: que son complicadas de tipificar como Mycobacterium tuberculosis, Campilobacter jejunii, Cutibacterium acnes.
3. Edición genética: a través de una molécula RNA de guía única (sgRNA), el sistema CRISPR/Cas9 reconoce el sitio exacto del genoma donde la enzima Cas deberá hacer el corte del DNA o secuencia objetivo. Así logra introducir secuencias funcionales y modifica esta secuencia.

¿Cuál es el alcance de la edición génica con CRISPR/Cas9?

Al editar el material genético, es decir, cambiar el ADN puntualmente donde se planifica hacerlo, ha permitido plantear el uso del sistema CRISPR/Cas para el tratamiento de trastornos genéticos (β talasemia, anemia drepanocítica), infecciones (VIH, infección urinaria, bacterianos), oncológicos (cáncer de pulmón, mieloma múltiple), inflamatorios (psoriasis), incluso para desarrollar vacunas (SARS-COV2).

¿Cuáles son los avances de la edición génica con CRISPR/Cas9 en dermatología?

De los 1052 ensayos clínicos que involucran terapia génica, sólo 23 se centran en afecciones de piel. Las principales en estudio son:

1. Enfermedades de piel de origen genético o: genodermatosis: son las más estudiadas y son aquellas en donde ocurren mutaciones genéticas monogénicas (en un solo gen) que son más sencillas de editar que aquellas que involucren a varios genes Este grupo de enfermedades han sido modelo para la aplicación de CRISPR/Cas, centrándose en epidermólisis ampollar.
2. Enfermedades de piel de origen multifactoriales: tienen origen en varios genes y se ven influenciadas por el ambiente. En estudios experimentales en modelos murinos (ratones) se han iniciado investigaciones para la aplicación de CRISPR/Cas en psoriasis y dermatitis atópica.
3. Infecciones de piel: los estudios en infecciones bacterianas por Escherichia coli y C jejuni, marcaron precedentes para considerar en un futuro el uso de estas terapias en el manejo de enfermedades inflamatorias e infecciones de piel por Staphylococcus aureus resistente a la meticilina, foliculitis por Pseudomonas aeruginosa e incluso acné en casos de alergias o refractariedad a antibióticos.

¿Cómo se va a administrar esta terapia génica?

En general la absorción de biomacromoléculas a través de la piel está muy restringida, ya que ésta solo permite la absorción de moléculas pequeñas y moderadamente lipofílicas, por lo que la administración de genes resulta desafiante.

El sistema CRISPR/Cas necesita estrategias de entrega in vitro, in vivo y ex vivo para ejercer su función en el tratamiento de enfermedades. Entre ellos destacan.

1. Métodos físicos y disruptivos de barrera: tienen un gran potencial para la entrega de genes a la piel, entre ellos se encuentran la electroporación, iontoféresis, sonoporación y microagujas.
2. Vectores no virales: como las nanopartículas (de lípidos, polímeros, ADN, inorgánicas) y exosomas.
3. Vectores virales: son los portadores más efectivos para la entrega de genes debido a su capacidad innata para infectar tanto células en división como quiescentes (Virus adenoasociados, adenovirus y lentivirus).

La edición de genes a través de terapias CRISPR/Cas asociado al tratamiento sintomático será crucial para obtener mejores resultados a largo plazo. Se ha demostrado en estudios actuales resultados sumamente prometedores. Sin embargo, aún hay muchas preguntas abiertas y áreas por mejorar, entre ellas las vías de administración y modelos de estudio por lo que se debe insistir en la búsqueda de respuestas aumentando así las perspectivas de implementación a gran escala.