Nueva técnica de edición genética con IA

La edición genética es una de las grandes esperanzas de la medicina… a pesar de ciertos resultados no tan positivos. Y, en particular, las investigaciones se centran en la técnica [[LINK:EXTERNO|||https://www.larazon.es/atusalud/medioambiente/crispr-la-patente-de-los-50-000-millones-de-euros-FF14555347/|||CRISPR–Cas9]], una herramienta de laboratorio para editar ADN, pero cuya función natural es formar parte del sistema inmunológico que ayuda a ciertos microorganismos a combatir los virus. Ahora, un equipo de científicos ha utilizado un algoritmo para clasificar millones de genomas y encontrar tipos nuevos y raros de sistema CRISPR que eventualmente podrían adaptarse a herramientas de edición de genomas.

"Estamos simplemente asombrados por la diversidad de los sistemas CRISPR", afirma en un comunicado Feng Zhang, coautor del estudio publicado en Science -. Hacer este análisis nos permite matar dos pájaros de un tiro: ambos estudian biología y también potencialmente encuentran cosas útiles".

Las bacterias y arqueas unicelulares utilizan sistemas CRISPR para defenderse de los virus conocidos como bacteriófagos. Los sistemas generalmente tienen dos partes: moléculas de ARN guía que reconocen y se unen al ADN o ARN del fago, y enzimas que cortan o interfieren de otro modo con el material genético en el sitio indicado por el ARN guía.

Hasta ahora, los investigadores habían identificado seis tipos de sistemas CRISPR, cada uno tiene diferentes propiedades, incluido el tipo de enzima que utilizan y cómo reconocen, se unen y cortan el ARN o el ADN. El sistema CRISPR-Cas9 comúnmente utilizado para ingeniería genética está clasificado como tipo II, pero las características de otros tipos CRISPR podrían hacerlos útiles para otras aplicaciones.

Para encontrar diversos sistemas CRISPR en la naturaleza, el equipo de Zhang desarrolló un algoritmo llamado FLSHclust, que analiza secuencias genéticas en bases de datos públicas. Estas bases de datos contienen cientos de miles de genomas de bacterias y arqueas, cientos de millones de secuencias que no han sido vinculadas a una especie en particular y miles de millones de genes que codifican proteínas. FLSHclust encontró genes asociados a CRISPR buscando similitudes entre secuencias genéticas y agrupándolas en alrededor de 500 millones de grupos.

Al observar la función prevista de los grupos, los investigadores encontraron alrededor de 130.000 genes asociados de alguna manera con CRISPR, 188 de los cuales nunca se habían visto antes, y probaron varios en el laboratorio para descubrir qué hacen. Sus experimentos revelan varias estrategias que utilizan los sistemas CRISPR para atacar a los bacteriófagos. También identificaron fragmentos de ADN "anti-CRISPR" que podrían ayudar a un fago a escapar de las defensas bacterianas. Entre los nuevos genes se encontraba el código de un sistema CRISPR completamente desconocido que se dirige al ARN, al que el equipo denominó tipo VII.

“Cada vez es más difícil encontrar nuevos sistemas CRISPR – añade Eugene Koonin, coautor del estudio -. El tipo VII, y cualquier otro tipo que aún no haya sido identificado, debe ser extremadamente raro en la naturaleza. Probablemente, serán necesarios esfuerzos monumentales para encontrar el siguiente tipo".

Es difícil saber si ciertos tipos de sistemas CRISPR son raros porque generalmente no son útiles para los microorganismos o si están específicamente adaptados a un organismo que vive en un ambiente particular. Por si esto fuera poco, debido a que las bases de datos genéticas utilizadas en el estudio incluyen fragmentos de genomas que no están vinculados a organismos específicos, será difícil estudiar las funciones de algunos de los nuevos sistemas.

El algoritmo en sí es un avance importante, ya que permitirá a los investigadores buscar otros tipos de proteínas entre especies. El siguiente paso será determinar los mecanismos mediante los cuales funcionan las enzimas y los sistemas, y cómo podrían adaptarse para la ingeniería biológica.