Investigadores de la Universidad Estatal de Utah (Estados Unidos), junto con equipos del Centro Helmholtz para la Investigación de Infecciones de Braunschweig y del Instituto Helmholtz de Investigación de Infecciones por ARN de Wurzburgo (Alemania), han identificado una respuesta inmune inédita dentro de la tecnología de edición genética CRISPR. Este hallazgo podría traducirse en herramientas de diagnóstico innovadoras para Covid-19, la gripe y el virus respiratorio sincitial (VRS).
El trabajo, difundido en la revista “Nature”, analiza en detalle las diferencias funcionales entre Cas12a2 y Cas12a3, dos enzimas del sistema CRISPR-Cas. Los autores han observado que Cas12a3 es capaz de cortar las colas de los ácidos ribonucleicos de transferencia (ARNt), bloqueando así la síntesis de proteínas virales sin provocar la destrucción de las células huésped.
“Esta es una forma muy potente y precisa de impedir que un patógeno, incluido un virus, se replique en una célula, sin dañar el ADN celular”, ha detallado el químico Ryan Jackson, de la Universidad Estatal de Utah. De esta forma, ha destacado que poder detener un patógeno invasor sin alterar el ADN “podría ser un gran avance terapéutico”.
Hasta ahora, la mayoría de sistemas CRISPR descritos se dirigen al ADN de los agentes infecciosos y lo fragmentan para desactivar o modificar sus genes, evitando de este modo que la infección progrese a nivel celular. Sin embargo, Cas12a2 y Cas12a3, protagonistas de este estudio, actúan directamente sobre el ARN, lo que los diferencia también del conocido sistema CRISPR-Cas9, que recurre a un ARN guía para localizar una secuencia concreta de ADN.
“Estamos muy centrados en la investigación básica para comprender la estructura y la función de los sistemas CRISPR que estudiamos, y ayudar a los investigadores de todo el mundo a superar los obstáculos que les permiten buscar aplicaciones terapéuticas”, ha explicado Jackson, profesor asociado R. Gaurth Hansen en el Departamento de Química y Bioquímica de la Universidad Estatal de Utah.
En los experimentos, el equipo comprobó que, cuando se activa, Cas12a2 corta el ADN de forma indiscriminada, eliminando todo el material genético viral, pero ocasionando también la muerte de la célula huésped como efecto colateral. En contraste, Cas12a3 escinde el ARNt, interrumpiendo la fabricación de proteínas virales y, al mismo tiempo, manteniendo intacto el ADN de las células infectadas.
Esta especificidad ha llevado a los científicos a plantear que Cas12a3 puede reconocer ARNt concretos con gran exactitud, una propiedad que podría utilizarse para detectar y atacar patógenos determinados. Según ha indicado Jackson, el ARNt “es el eje central de la síntesis de proteínas” y “funciona como un mecanismo de traducción que puede leer el código del ARN y actuar como un puente molecular para conectar ese código con el aminoácido correcto y permitir la producción de proteínas”.
Durante el estudio, los investigadores combinaron Cas12a3 con otras dos nucleasas que también realizan cortes precisos, pero se dirigen a otros tipos de ARN. Esta estrategia permitió al equipo identificar de forma simultánea ARN de tres virus distintos: el virus de la gripe, el virus respiratorio sincitial y el SARS-CoV-2.
“Esto no solo nos permitió ampliar los límites del diagnóstico basado en CRISPR, sino que nuestros hallazgos también podrían allanar el camino para pruebas en el punto de atención, rentables y fáciles de realizar, para una amplia gama de enfermedades”, ha señalado el jefe de departamento afiliado en el el Centro Helmholtz para la Investigación de Infecciones en Braunschweig, Chase Beisel.