Yendo al grano con CRISPR

La enfermedad de Huntington (EH) está causada por una repetición de las letras genéticas C-A-G en el gen de la huntingtina. Las personas que no desarrollarán la EH tienen 35 o menos CAG, mientras que las personas que llegarán a desarrollar la EH tienen 36 o más. Como la causa de la EH es tan clara, los científicos llevan tiempo persiguiendo una idea poderosa: ¿Y si pudiéramos eliminar el gen mutante?

Un nuevo estudio en Science Advances da un paso importante en esa dirección. Mediante la edición genética CRISPR, los investigadores pudieron eliminar directamente el gen de la huntingtina mutante en el cerebro de ratones con EH, lo que dio lugar a mejoras duraderas en la salud cerebral, el movimiento y la esperanza de vida.

Ir a contracorriente: atacar el origen del problema

El ADN almacena las instrucciones genéticas de la célula, que se copian en un mensaje de ARN que se utiliza para fabricar proteínas, las moléculas que realizan el trabajo real dentro de las células. El exceso de CAG en el gen de la huntingtina da lugar a una proteína expandida que se cree que desbarata el funcionamiento interno de las células.

La mayoría de las estrategias terapéuticas actuales para la EH pretenden reducir los niveles de ARN y proteína de la huntingtina. Entre ellas se encuentran enfoques como los oligonucleótidos antisentido (ASO) o la interferencia de ARN (RNAi), que actúan a nivel del ARN, una vez que el gen ya ha sido leído y copiado.

CRISPR funciona de forma diferente. En lugar de reducir el mensaje o limpiar la proteína, CRISPR pretende cambiar el propio ADN. Esto lo convierte en un enfoque especialmente atractivo para la EH, en la que un único gen defectuoso impulsa toda la enfermedad.

CRISPR: tijeras moleculares con GPS incorporado

Para entender por qué este estudio publicado recientemente es emocionante, veamos más de cerca cómo funciona CRISPR.

En esencia, CRISPR es una forma de editar el ADN directamente dentro de las células. Pero no es aleatoria: está dirigida con precisión. Piensa en ello como un par de tijeras moleculares guiadas por un GPS. El ADN es increíblemente largo y está densamente empaquetado, como un gigantesco manual de instrucciones. CRISPR necesita una forma de localizar el punto exacto que debe editar.

Utiliza un ARN guía, que actúa como un término de búsqueda. Esta pequeña pieza de ARN está diseñada para coincidir con una secuencia específica de ADN; en este caso, parte del gen de la huntingtina. Al igual que cuando usas la función «buscar» en un documento enorme, el ARN guía escanea el genoma hasta que encuentra su pareja perfecta.

Una vez encontrado el objetivo, el ARN guía introduce una proteína llamada Cas9, las «tijeras» propiamente dichas. La Cas9 corta ambas hebras de ADN en esa ubicación precisa. Esto crea una rotura que la célula debe reparar urgentemente. Cuando las células reparan el corte, suelen introducir pequeños errores. Estos minúsculos cambios pueden alterar el gen, impidiendo que funcione correctamente.

En este estudio, los investigadores se centraron en una región situada justo antes de la expansión de repetición CAG que causa la enfermedad en el gen HTT. Y aquí está la idea clave: si el gen de la huntingtina se altera, ya no puede producir el ARN ni la proteína.

Un diseño más seguro: CRISPR que se apaga solo

Uno de los mayores retos de la edición genética es la seguridad.

Si CRISPR permanece activo demasiado tiempo, podría cortar partes no deseadas del genoma. Para reducir este riesgo, los investigadores diseñaron un sistema CRISPR autoinactivable.

Esto significa que CRISPR edita el gen y luego se apaga poco después.

Piensa en ello como una sierra con un desconectador automático de seguridad: corta lo que necesita y luego se apaga inmediatamente para evitar causar daños adicionales.

Probando CRISPR en un modelo de ratón con EH

Para probar este enfoque, los investigadores utilizaron un modelo de ratón que porta una versión humana del gen de la huntingtina mutante con una expansión de repetición muy larga. Estos ratones con EH suelen desarrollar problemas de coordinación, equilibrio y movimiento, y en sus células cerebrales se acumulan grupos de proteína huntingtina (agregados).

Suministraron el sistema CRISPR directamente al cerebro mediante un vector viral, un virus modificado que puede entrar en las células, pero que está diseñado para ser inofensivo. Este empaquetado especializado permitió a los investigadores dirigirse a las regiones más afectadas en la EH, como el cuerpo estriado y la corteza.

Los resultados fueron sorprendentes. Los niveles de huntingtina mutante cayeron entre un 60 y un 90 % y los agregados se redujeron hasta en un 90 %. Estos agregados son una característica distintiva de la patología de la EH, y su reducción sugiere una mejora importante a nivel celular.

Tras el tratamiento con CRISPR, las anomalías en la marcha mejoraron, la coordinación motora aumentó y los movimientos hiperactivos y repetitivos se redujeron. Más allá del cerebro, los ratones tratados mostraron una menor pérdida de peso y una mayor esperanza de vida, acercándose a la de los animales sanos.

Uno de los hallazgos más alentadores fue que CRISPR resultó eficaz en diferentes etapas de la enfermedad. La administración del sistema CRISPR a los ratones antes de que comenzaran los síntomas condujo a una fuerte prevención de los problemas de movimiento similares a los de la EH y a un menor número de agregados. Cuando los ratones recibieron el vector viral justo cuando empezaban los síntomas, mostraron mejoras claras. Pero incluso cuando se administró después de que los síntomas se hubieran establecido, pareció haber beneficios significativos.

Esto sugiere que, incluso después de que la enfermedad haya comenzado, atacar el propio gen de la EH puede seguir marcando la diferencia.

Mirando hacia el futuro

Este estudio demuestra que la edición del gen de la huntingtina con un sistema CRISPR autoinactivable puede reducir la proteína tóxica, mejorar los síntomas y prolongar la vida en ratones con EH, incluso cuando el tratamiento comienza tras la aparición de la enfermedad. Estos resultados resaltan el potencial de la edición genética para atacar la causa raíz de la enfermedad de Huntington de forma duradera.

Sin embargo, aún quedan varios retos clave antes de que este enfoque pueda utilizarse en personas. Garantizar la seguridad es fundamental, ya que las ediciones no deseadas del ADN podrían tener graves consecuencias en los seres humanos. La distribución de herramientas de edición genética por todo el cerebro humano —que es unas 1.000 veces mayor que el de un ratón— también sigue siendo un obstáculo importante. Además, la mayoría de las personas con EH portan tanto una copia sana como una mutante del gen, por lo que es necesario desarrollar terapias que se dirijan únicamente a la versión dañina. Por último, pasar de experimentos con éxito en ratones a tratamientos seguros y eficaces en humanos requiere muchos pasos científicos y reguladores adicionales.

En conjunto, estos hallazgos representan un importante paso adelante, al tiempo que subrayan que se necesita más trabajo antes de que las terapias basadas en CRISPR puedan convertirse en una realidad para las personas con EH.

Resumen

• La enfermedad de Huntington está causada por un único gen defectuoso, lo que la convierte en una firme candidata para las terapias de edición genética como CRISPR.
• Los investigadores utilizaron las «tijeras moleculares» CRISPR para cortar y alterar el gen de la huntingtina mutante directamente en el cerebro.
• El equipo desarrolló un sistema CRISPR autoinactivable que se apaga solo tras la edición, lo que mejora la seguridad.
• Este enfoque redujo los niveles de proteína tóxica hasta en un 90 % y mejoró el movimiento, el comportamiento y la esperanza de vida en ratones con EH.
• Se observaron beneficios incluso cuando el tratamiento se administró después de que hubieran comenzado los síntomas, lo que destaca el potencial de terapias duraderas que ataquen la causa raíz de la EH.