Edición Génica Potenciada por IA Posible con ‘OpenCRISPR-1’

La Revolución CRISPR

CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) es una herramienta descubierta recientemente para la edición genética. Permite una edición génica muy precisa y dirigida, y sus descubridores han ganado el 2020 Nobel Prize.

Fuente: Lab Associates

El primer sistema CRISPR descubierto fue CRISPR-Cas9, y desde entonces se han descubierto o creado muchos sistemas CRISPR modificados. Puedes leer más sobre los detalles técnicos de CRISPR en nuestro artículo “What Is CRISPR-Cas12a2? & Why Does It Matter?”

CRISPR está a la vanguardia de la revolución genómica, con las primeras terapias génicas que lo utilizan ahora aprobadas para enfermedades sanguíneas, algo que exploramos en profundidad en “How CRISPR Companies Target Sickle Cell Anemia”.

Desde su descubrimiento, encontrar cómo aprovechar CRISPR para modificar un gen o secuencia de ADN específica ha sido una tarea laboriosa, que requiere mucha experiencia y trabajo manual. Pero esto podría cambiar, gracias al rápido desarrollo de herramientas de IA.

IA + CRISPR

Investigadores de la Universidad de Berkeley han investigado el uso de LLMs (Modelos de Lenguaje Extenso) en combinación con la tecnología CRISPR y publicaron sus hallazgos en el artículo científico “Design of highly functional genome editors by modeling the universe of CRISPR-Cas sequences”.

Más precisamente, recopilaron un conjunto de datos de 1 millón de operones CRISPR de bases de datos genómicas que suman 26 terabases (26 billones de bases genéticas).

Luego, utilizaron la IA para crear millones de proteínas similares a CRISPR que no existen de forma natural, así como “secuencias de ARN guía única para proteínas efectoras tipo Cas9”.

Al probar la eficiencia en la vida real de estas nuevas proteínas y secuencias de ARN similares a CRISPR, descubrieron que los editores génicos generados muestran una actividad y especificidad comparables o mejoradas respecto a SpCas9.

¿Por qué es importante?

CRISPR-Cas9 se encontró inicialmente en bacterias, que lo utilizan como defensa contra virus.

Como resultado, introducir CRISPR-Cas9 en una célula humana puede hacer que la edición génica sea menos eficiente que en una célula bacteriana. Esto se debe a que los sistemas CRISPR encontrados de forma natural son todos bacterianos y no están optimizados para funcionar en células más complejas.

Esto también significa que es probable que se puedan diseñar otros sistemas similares a CRISPR para lograr resultados más eficientes, precisos o rápidos que el CRISPR-Cas9 natural.

Sin embargo, hasta ahora, la búsqueda de dichos nuevos sistemas similares a CRISPR se ha limitado a encontrar nuevos CRISPR bacterianos como Cas12 (favorecido por Editas Medicine), y esperamos que sean más potentes que el primero descubierto.

Con una IA capaz de generar millones de nuevas secuencias posibles, se abre la posibilidad de encontrar el sistema CRISPR “perfecto” para terapias génicas en humanos. Y también podría permitir diseñar un sistema CRISPR optimizado para tejidos humanos específicos, así como para especies animales o vegetales.

También podría abrir el camino a nuevos tipos de edición génica no permitidos por el CRISPR-Cas9 estándar, como la edición de bases, prime o epigenómica.

Edición de Genes Open-AI

Tras demostrar el potencial de un editor génico generado por IA, los investigadores han decidido ponerlo a disposición del público.

Esta IA compatible con la edición de bases ha sido nombrada OpenCRISPR-1.

Open CRISPR-1 – Fuente: Profluent

Este modelo estuvo vinculado a la startup con sede en Berkeley, Profluent, la empresa de diseño de proteínas centrada en IA. Convertir OpenCRISPR-1 en un software de código abierto fue una decisión compartida entre los investigadores de Berkeley y Profluent, con el objetivo de democratizar la tecnología.

Puedes encontrar los archivos y la documentación sobre OpenCRISPR-1 en GitHub. Es gratuito para usar, incluso con fines comerciales, pero requiere un acuerdo de licencia para monitorear si la herramienta se utiliza de manera segura y ética.

Terapias Personalizadas Diseñadas con IA

El potencial de OpenCRISPR-1 es absolutamente enorme, y a largo plazo podría abrir el camino a terapias génicas mucho más eficientes.

En cambio, podríamos imaginar que, combinada con el costo actual de secuenciación del genoma individual por debajo de $1,000, podría permitir una edición génica personalizada. Así, el sistema CRISPR utilizado para editar genes en un paciente individual podría adaptarse a su genoma específico, en lugar de una plantilla general usada para todos.

Sin embargo, llevará tiempo lograrlo, como lo demuestra la década que tomó pasar del descubrimiento de CRISPR a la aprobación de las primeras terapias. La edición génica nunca es una empresa sin riesgos, y la FDA sin duda será cautelosa y requerirá muchos datos antes de autorizar el uso de sistemas de edición génica no probados en humanos.

Empresas de CRISPR

Profluent no es (todavía?) una empresa cotizada en bolsa, pero muchas otras compañías están muy activas en desarrollar la tecnología CRISPR en productos comerciales.

1. CRISPR Therapeutics

Lo que distingue a CRISPR Therapeutics es su equipo estelar de fundadores, que incluye a la Dra. Emmanuelle Charpentier, cuya investigación seminal reveló los mecanismos clave de la tecnología CRISPR-Cas9, sentando las bases para el uso de CRISPR-Cas9 como una herramienta de edición génica versátil y precisa. Numerosos premios han reconocido su trabajo, incluido el Breakthrough Prize en Ciencias de la Vida.

CRISPR Therapeutics está desarrollando una plataforma de edición génica CRISPR/Cas9 eficiente y versátil para terapias que traten hemoglobinopatías, cáncer, diabetes y otras enfermedades.

La primera terapia que estaban avanzando estaba dirigida a las enfermedades sanguíneas β-talasemia y anemia falciforme.

Ahora han sido aprobados bajo el nombre comercial Casgevy y para ambas aplicaciones. El primer programa CAR-T alogénico de la compañía, dirigido a malignidades de células B, también está en ensayos clínicos.

Aunque la anemia falciforme es una enfermedad con un mercado posiblemente pequeño, una vez que la tecnología madure pueden avanzar a atacar otros vectores de enfermedad.

Los avances en la tecnología CRISPR como OpenCRISPR-1 pueden ser una gran ventaja para empresas con productos aprobados como CRISPR Therapeutics y su socio Vertex. Con un nuevo sistema CRISPR mejorado, podrían en unos pocos años actualizar las terapias para β-talasemia y anemia falciforme. También renovaría la propiedad intelectual y patentes asociadas, permitiendo que Casgevy sea un producto rentable por más tiempo.

2. Ginkgo Bioworks Holdings, Inc.

La empresa produce organismos bajo demanda para aplicaciones específicas. Ha diversificado sus aplicaciones ampliamente con numerosos programas de investigación y asociaciones:

• Cannabinoides
• producción de vacunas de ARNm y medicina de ácidos nucleicos
• Proteínas alimentarias
• producción de fertilizantes biológicos en asociación con Bayer
• Microbios programables para enfermedades intestinales
• biorremediación de microplásticos
• seguridad biológica y detección de patógenos
• reciclaje de residuos y contaminantes

Muchas de estas modificaciones dependen de CRISPR o tecnologías de edición génica similares, notablemente sus terapias de células cancerígenas CAR-T.

Al ofrecer una plataforma lista para la ingeniería celular, Ginkgo se está convirtiendo en un proveedor de servicios clave en la industria biotecnológica, yendo más allá de la industria farmacéutica hacia la agricultura, la bioseguridad y los procesos químicos industriales. Proporciona experiencia y rapidez y puede ayudar a reducir los costos fijos y la cantidad de CAPEX necesarios para un proyecto de investigación.

Esto se demuestra con la diversa gama de clientes y socios que la empresa ha tenido en los últimos años.

Fuente: Gingko Bioworks

Es una acción atractiva para inversores que buscan apostar por tecnologías de edición génica e ingeniería celular, pero no por una aplicación en particular. Esto también suele ser más interesante para inversores centrados en el crecimiento.

La aparición de herramientas gratuitas y de código abierto como OpenCRISPR-1 podría ser un impulso masivo para empresas como Ginkgo, que se centran más en desarrollar decenas o cientos de organismos y células personalizados que en impulsar una versión específica de CRISPR o una terapia en particular. De esta manera, podrían acceder rápidamente a CRISPR específico para una especie vegetal o más efectivo en genes de cannabinoides, etc.