16 Feb 2018 - 12:48 p. m.

Crean dos bisturís moleculares para detectar enfermedades e infecciones

Uno de los métodos es capaz de apreciar minúsculas cantidades de virus del papiloma humano en una muestra de sangre. El otro es una tira de papel que funciona como un test de embarazo, pero para detectar los virus del zika y el dengue.

Ana Hernando - AGENCIA SINC

Investigadores del MIT sostienen una tira de papel que muestra una lectura positiva del sistema SHERLOCK para la detección de virus, basado en CRISPR.
 /  Zhang lab. Broad Institute / MIT
Investigadores del MIT sostienen una tira de papel que muestra una lectura positiva del sistema SHERLOCK para la detección de virus, basado en CRISPR. / Zhang lab. Broad Institute / MIT

Los laboratorios de dos líderes mundiales en edición genética han presentado esta semana en Science estudios separados sobre dos plataformas basadas en CRISPR para detectar enfermedades, denominadas DETECTR y SHERLOCK. (Si quiere enterarse de qué es el editor de genes CRISPR/Cas, puede leer Ya podemos editar humanos, ¿y ahora qué?)

Los dos líderes son la catedrática Jennifer Doudna de la Universidad de California en Berkeley y el investigador Feng Zhang del Massachusetts Institute of Tecnology (MIT), que mantienen una disputa por una serie de patentes de las aplicaciones de la técnica de corta-pega genético CRISPR Cas9, descubierta en 2012 por Doudna y la bioquímica francesa Emmanuelle Charpentier.

En pocas palabras, el CRISPR Cas es una herramienta que puede, como unas tijeras, cortar los genes, así como pegar en ese espacio otra secuencia genética. En esta ocasión, las nuevas plataformas de diagnóstico usan dos proteínas (Cas12a y Cas13), que cortan el ADN de manera distinta a Cas9, la poteína que hasta ahora los científicos utilizaban como tijeras. Estos bisturís moleculares son idóneos para detectar ácidos nucleicos de virus e infecciones.

Una tira de papel para el zika y el dengue

El laboratorio de Feng Zhang, en el MIT, ha desarrollado una versión mejorada de su sistema SHERLOCK para detectar el virus del Zika y del dengue. Los investigadores crearon un test con forma de tira de papel, similar a los test de embarazo, que tras sumergirse en una muestra procesada indica con una línea si el objetivo (el material genético del virus) se detectó o no.

Según explican, el éxito de su plataforma está asociado con la proteína Cas13 que, cuando localiza y corta su objetivo específico, se activa y corta indiscriminadamente otros ARN cercanos. El equipo diseñó el sistema para que fuera compatible tanto con el ADN como con el ARN humanos.

“Estos avances aceleran la capacidad de SHERLOCK para detectar de forma rápida y precisa las firmas genéticas, incluidos patógenos y el ADN tumoral, en muestras”, subraya Jonathan Gootenberg, líder del estudio.

Fluorescencia en el tubo de ensayo

Por su parte, Janice Chen, Enbo Ma y Lucas Harrington, del laboratorio de Doudna, utilizaron la proteína Cas12a, descubierta en 2015. Durante la investigación, observaron una actividad inesperada: cuando corta una secuencia de ADN de doble cadena, desata el corte indiscriminado de todo el ADN de cadena sencilla.

“La mayor parte del ADN de una célula tiene forma de hélice de doble cadena, por lo que no es un problema para las aplicaciones de edición de genes”, explican los autores. “Pero nos permite utilizar una molécula ‘indicadora’ de cadena sencilla con la proteína CRISPR-Cas12a, que produce una señal fluorescente cuando ha encontrado su objetivo”.

El experto Lluís Montoliu, del Centro Nacional de Biotecnología, que no ha participado en el estudio, explica este proceso de una forma más sencilla: "La enzima Cas12a corta ADN de doble cadena guiada por una molecula de ARN, pero luego 'se vuelve loca' y empieza a cortar moleculas de ADN de cadena sencilla que puede haber en la mezcla de un tubo de ensayo".

“Y si has tenido la precaución de añadir compuestos flurorescentes que empiecen a brillar cuando estas hebras se cortan, entonces has convertido un problema en un extraordinario y ultrasensible método para detectar minúsculas cantidades de un virus en una muestra de sangre, por ejemplo”, dice.

Plataforma de detección de papilomas

Aprovechando esta actividad, los investigadores de Berkeley desarrollaron una plataforma de detección de ácidos nucleicos, llamada DETECTR, capaz de  identificar con éxito la presencia del virus del papiloma humano (VPH) en muestras clínicas, incluso con pequeñas cantidades de ADN. “La tecnología es altamente sensible, rápida y específica y puede distinguir los dos tipos del virus: VPH16 y VPH18”, dicen los autores.

“Esta proteína funciona como una herramienta robusta para detectar ADN en una gran variedad de fuentes", señala Chen. "La tecnología podrá aplicarse en el diagnóstico de múltiples enfermedades, incluido el cáncer y las enfermedades infecciosas", agrega.

La actividad de la proteína Cas12a es similar a la de las enzimas CRISPR Cas13a, que degrada el ARN después de unirse a una secuencia de ARN diana. Varios equipos, incluido el de Jennifer Doudna, están desarrollando pruebas de diagnóstico usando Cas13a que podría, por ejemplo, detectar el genoma del ARN del VIH.

“Seguimos fascinados por las funciones de los sistemas CRISPR bacterianos y por la forma en que la comprensión de sus mecanismos genera oportunidades para desarrollar nuevas herramientas”, destaca Doudna.

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