Lo sé… El título es llamativo, ya no solo es un artículo médico especializado. Hoy hablaremos de una tecnología que me hizo entender muy fácilmente la propuesta de valor de Polkadot y ¿Cómo es que Ethereum está creciendo y comienza a evolucionar? En mi parecer es un ente vivo.
Mis primeros pasos en genética fueron desde mi formación académica, mi primer artículo como co-autor fue sobre una filogenia de una nueva especie de un hongo llamado histoplasma. Comencé desde la extracción del material genético, la replicación, amplificación y posteriormente el análisis en gel de Agar para identificar pesos moleculares y relaciones. En Medicina, tenemos secciones especiales de mutación genética con genes que se apagan o prenden y tiene una manifestación característica en el paciente (fenotipo).
Imaginarán mi sorpresa cuando entendí que venía en camino la terapia en contrasentido, genes de zinc, reprogramación genética, sobreexpresión y expresión regulada. Pues ya que estamos picados, empecemos con la historia de la reprogramación genética con la tecnología CRISPR.
Recordando
Un poco de lo que nos ha llevado a la historia actual de la edición genética, empezó con los Dedos de Zinc (ZFN), estas proteínas artificiales, son “enzimas de restricción”, las cuales tienen la característica de poder identificar secuencias de nucleótidos deseadas dentro de una molécula de ADN y cortar esa sección en el sitio, los cuales son muy pequeños de 4 a 6 pares de bases nada más, este modelo revolucionario permitió comenzar a modificar las primeras secuencias de ADN para control de algunas enfermedades, esto deja un extremo libre en ambas secciones, el cual tiene tendencia a la unión y reparación endógena, al tener este espacio, se agrega la secuencia deseada para reparar la mutación o deleción del código y posteriormente se repara por sí misma, infortunadamente tiene un efecto inmunogénico muy potente y con múltiples efectos adversos, por esto y el hecho que no son suficientemente precisas, muy costosas y difíciles de sintetizar, se ha decidido evolucionar hacia los TALENs y CRIPSR.
Entrando en los temas más recientes de la edición genética, los TALENs (Transcription Activator-Like Effector Nucleases) son una herramienta utilizada para cortar el ADN en sitios específicos. Los TALENs están diseñados para reconocer y unirse a secuencias específicas de ADN, permitiendo la modificación precisa del genoma, en este modelo genético también se pueden seleccionar ciertas secciones del código genético, pero en lugar de escindir el código con los dedos de zinc, se utiliza una proteína llamada fokl, En este caso la proteína es flanqueada (En cada lado), lo que permite que se una una nucleasa, la cual corta en ambos lados, dejando el código abierto y listo para ser reparado de manera endógena. Al igual que los ZFN, éstas moléculas son muy grandes, lo cual pone difícil entregarlos en algunas células, son caros, si se acumulan, provocan un efecto tóxico sobre la célula.
¿Qué es CRISPR?
Las siglas vienen de Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats CRISPR (Repeticiones Palindrómicas Cortas Agrupadas y Regularmente Espaciadas), que se trata de un mecanismo de defensa de las bacterias eucariotas para asegurar su protección contra los virus y los plásmidos, con un estimado de 30 a 40 pares de bases de una secuencia palindrómica. Descrito por primera vez en 1987
EL TL;DR de este proceso adaptativo es tener “un seguro” (La proteína Cas) contra código genético externo, al tener esta secuencia palindrómica repetitiva, sensa el ataque, produce una proteína complementaria, se une entre los espaciadores y crea un código corto que causa el silencio de la secuencia foránea.
Entendamos un poco de lo que esto significa, ya que es básicamente la posibilidad de poder modificar objetivamente y dirigidamente regiones específicas del código genético. Esto es fantástico porque genera memoria inmunológica, un concepto que creímos obliterado entre las especies más simples de nuestro ecosistema, conceder ahora una adaptación, gracias a los proto espaciadores, una mejor y más rápida respuesta y ahora puede ser utilizado a gran escala. Es evidente que esto nos genera un poco de duda, ¿Cómo se identifica el ADNpropio? Para esto las bacterias han creado el motivo adyacente a los proto espaciadores (PAM), que es una secuencia que no se encuentra dentro del código genético del huésped, lo que permite distinguir entre código propio y uno extraño..
Otro detalle que les otorga el CRISPR-Cas, es la destrucción de virus invasores, un hecho que se realiza basado en la codificación de ARNbasado en la secuencia CRISPR, conocido como csARN, el cual es creado a partir de la memoria de reserva. Originalmente es un código muy largo, que se reduce a pequeñas piezas que posteriormente son detectadas por las nucleasas endógenas o el mismo CRISPR que los convierte en una herramienta capaz de destruir el ADNviral.
La variedad de módulos de CRISPR, ha permitido clasificarlo en dos clases distintas, cinco tipos y 16 subtipos basados en el número y tipo de Cas que presentan. Nuestro mayor interés se centra en Cas9, el cual está clasificado como un tipo II, el cual es una proteína muy larga con dos dominios de nucleasas, que se dirigen contra la hendidura del objetivo y un no-complementario. Esta proteína requiere fragmentos pequeños de ARN, transactivando csARN, lo que permite la creación de trscsRNA para reconocimiento de objetivos y la hendidura, haciéndolo muy específico.
El equipo de Jinek, fue el primero en demostrar la aplicabilidad de estos métodos in vitro, de igual forma nos regalaron la teoría de un ARN de guía único (ARNg), el cual es creado a partir de la combinación de ARNcr y para dirigir la escisión del ADN bicatenario de Cas9 específica de la secuencia, y sugirieron que esta técnica podría representar un método de ARN simple y programable que podría usarse para el genoma. focalización y edición del genoma en eucariotas.
Métodos para su entrega
A pesar de los avances tecnológicos que hemos tenido hasta el momento, el conocimiento de estas terapias de reprogramación genética entre la población médica es escasa y requerimos de vías de acceso y entrega seguras, baratas y eficaces, con solo entender que apenas en 2023 se logró la aprobación por la FDA de esta terapia para la anemia de células falciformes, nos deja muy claro el largo camino que tenemos por recorrer. La entrega de terapias CRISPR-Cas9 es un proceso complejo que depende del tipo de célula, tejido y enfermedad, lo que lo hace complejo realmente. De todos los métodos existentes podemos dividirlos en la siguiente aproximación:
Virales, es común que se busque este tipo de opciones, ya que actualmente las tenemos disponibles por bioingeniería y son fuente de medicamentos y vacunas, entre los que utilizamos están los adenovirus, que pueden infectar células en división y no en división, presentando un menor riesgo de mutagénesis de inserción. Otro ejemplo es el de vectores adeno-asociados (AAV) son menos inmunogénicos y tienen una capacidad limitada de carga, mientras que los lentivirus pueden integrar su ADN en el genoma del huésped, proporcionando una expresión duradera, aunque con un riesgo de mutagénesis de inserción.
No virales. La lipofectamina, emplea lípidos para formar vesículas que introducen el complejo CRISPR-Cas9 en las células. También pueden utilizarse nanopartículas, diseñadas para transportar CRISPR-Cas9, y la electroporación, que utiliza pulsos eléctricos para crear poros temporales en la membrana celular y la transfección química que permite la introducción de CRISPR-Cas9 mediante métodos químicos.
Vías directas. La inyección in vivo introduce directamente el complejo CRISPR-Cas9 en el tejido afectado, mientras que la inyección sistémica, administrada por vía intravenosa, se dirige a órganos específicos.
Ex vivo, esta metodología implica la extracción de células del paciente, su edición en el laboratorio utilizando CRISPR-Cas9 y su posterior reintroducción en el paciente. Este enfoque es común en terapias para trastornos de la sangre y ciertos tipos de cáncer, como la del artículo que veremos mas adelante..
CRISPR-Cas9 Editing of the HBG1 and HBG2Promoters to Treat Sickle Cell Disease
La anemia de células falciformes es un padecimiento hereditario caracterizado por mutaciones en el gen HBB, el cual codifica las cadenas de hemoglobina alfa y beta. Al tener una mutación, las células que deben ser redondas cambian su conformación a una semiluna, siendo la más frecuente la sustitución p.Glu6Val, provocando una cadena beta deficiente, la cual se polimerizan (agregan) entre sí a concentraciones bajas de oxígeno, en lugares con mucho frío, muy altos o en articulaciones, provocando una forma de eritrocitos falciforme, rígida y frágil, condicionando oclusión de los vasos sanguíneos, coágulos, destrucción de las células e incluso ponen en peligro la vida.
Hasta el día de hoy solo se han tenido tratamiento poco efectos, entre los que se incluyen transfusiones o trasplantes de médula ósea, el cual está solo disponible en el 20% de los pacientes. Una estrategia para la corrección de este problema es estimular al sistema hematopoyético a disminuir su diferenciación y comportarse más como una proteína fetal, la cual es más resistente y moldeable. La diferenciación de hemoglobina fetal a hemoglobina de adulto esta dirigida por los genes BCL11A y LRF/ZBTB7A, por lo que dirigir una proteínas CRISPR-Cas9 contra los genes apagados puede contribuir al cambio de hemoglobina y beneficiar a los pacientes.
OTQ923 es un producto HSC CD34+ autólogo, editado con CRISPR-Cas9 ex vivo, que tiene una alteración dirigida en el promotor HBG1, el promotor HBG2 o ambos, causada por un complejo de ribonucleoproteína que consiste en genes de Streptococcus pyo, proteína Cas9 y ARN guía único ( ARNg-68).
El método: Se identificaron sujetos sanos con base en inducción eléctrica para la formación de poros en células CD34+, dejando entrar al CRISPR-Cas9 para identificar 74 lugares en el código genético capaces de producir hemoglobina fetal. Tras identificarlos, fueron instaladas en ratones y aseguraron que la proteína era estable y funcionaba. Se seleccionaron posteriormente sujetos que hayan tenido crisis venooclusiva, o dolor torácico por dos ocasiones, en los últimos dos años, priapismo recurrente, historia de infartos, transfusiones frecuentes.
Resultados: Tras la selección de las regiones genéticas que aumentan la hemoglobina fetal, se encontró que en el gARN-68 aumentó de manera considerable la producción. Al realizar el trasplante de eritrocitos modificados se obtuvo un aumento en la edición de HBG1 y HBG2 en el 80.9 comparado con el 22.9% de los controles y en el caso de los pacientes con SCD, se logró la edición en el 85% y resultando en la producción de hemoglobina F en 65% en los controles. No se observaron efectos adversos significativos, salvo los atribuidos a la quimioterapia y ablación.
Conclusiones
Hoy en día la edición genética parecer estar avanzando a pasos agigantados, particularmente en enfermedades con mutaciones puntuales se tiene una esperanza prometedora y llena de luz, sin embargo el camino aún es largo, pero permite un mundo cada día más dirigido y permitiendo que estas tecnología continúan evolucionando y agarrándose con el paso del tiempo, logrando alcanzar curación o incluso erradicación de algunos padecimientos. Si bien el multiobjetivo y el costo siguen siendo un reto, nos toca a nosotros seguir aprendiendo y creando.
Si de ahora en adelante nos adentramos en los proyectos blockchain estos cambian, cortan y escinden fragmentos de información, dejando una huella informática que permite saber que la cadena es correcta y que requiere mantener su viabilidad. Podemos ver cosas sencillas convertirse en grandes cambios, por lo que será imprescindible camino, pero no la dirección que tendremos después.
Gobernanza en Ciencia
🏛AthenaDAO
Snapshot: ADP-006: Establishing a Data Working Group (Pasada). Sin cambios
💛 Vita DAO:
Actualmente en discusión
Foro 😃
BVDP-148 Blueprint for Sustainable Growth: Operationalizing VitaDAO’s New Mandate (Activa)
Snapshot : VDP-146 [Funding] The development of oligonucleotide drugs for healthspan (Pasada)
Snapshot : VDP-148 Blueprint for Sustainable Growth: Operationalizing VitaDAO’s New Mandate (Pasada)
❄️CryoDAO:
Snapshot CRYO-16: Funding Cryopreservation Projects with Molecule Catalyst (Pasada)
Snapshot CRYO-14: CryoDAO Fast Grants Fellowship Proposal (Pasada),
Snapshot CRYO-18: CryoDAO <> Molecule Partnership (Pasada)
🧠CerebrumDAO
Snapshot: CDP-6 OTC Funding and Liquidity Support with BoostVC (Pasada).
Snapshot: CDP-5 Creating a Product Working Group (Pasada).
🌳ValleyDAO
Snapshot: [FAST-TRACK] VIP-9: Providing Liquidity on Mainnet in Preparation of the BIO Genesis Event (cerrada). Termina en abstinencia.
💈HairDAO
Are you losing your hair but don’t have time to read our first #preprint?
biorxiv.org/content/10.110…
Here’s a TL;DR of the work done to date to bring a new hair loss treatment to market
biorxiv.org/content/10.110…
Here’s a TL;DR of the work done to date to bring a new hair loss treatment to market
biorxiv.org
Topically applied thyroid hormones stimulate hair growth in organ-cultured human scalp skin
We have previously shown that the thyroid hormones triiodothyronine (T3) and thyroxine (T4) prolong anagen, mitigate stem cell apoptosis, and stimulate mitochondrial functions in microdissected human...
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BioProtocol
Primer artículo pre publicado de HairDAO: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.11.598522v1
🤑Funding:
BiohackerDAO | Juicebox
Deepen the understanding of our bodies, using data
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