¿Qué es CRISPR-Cas12a2? & ¿Por qué es importante?

Una breve historia de CRISPR

CRISPR significa Repeticiones Palindrómicas Cortas y Regularmente Interespaciadas Agrupadas (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats), que son segmentos de ADN procariota que contienen repeticiones cortas de secuencias de bases. Forman parte de un sistema de defensa bacteriano que, junto con las proteínas asociadas a CRISPR (Cas), constituye la base de la tecnología de edición genómica CRISPR-Cas9.  Básicamente, apunta al material genético del virus para detener su propagación.

Las moléculas CRISPR pueden usarse junto con la proteína Cas9 (Cas significa proteína asociada a CRISPR) para formar la tecnología CRISPR-Cas9. Esta tecnología se aprovecha para editar genes dentro de células y organismos vivos utilizando secuencias CRISPR modificadas.

Una ventaja clave de la técnica es que permite dirigir con gran precisión la zona de ADN que se está editando, algo que las técnicas anteriores no podían lograr. Los inventores de CRISPR-Cas9 recibieron el Premio Nobel de Química en 2020.

Pero Cas-9 no es la única forma posible de usar CRISPR. También está Cas13, que puede usarse para editar ARN. Y el que concierne a este artículo, Cas12a

Cas12a vs Cas9

Esto explicará Cas12a tanto como sea posible de manera comprensible para un no bioquímico, por lo que algunos detalles estarán algo simplificados, y primero podemos observar qué es CRISPR-Cas12a.

CRISPR-Cas12a es un sistema diferente de Cas9 en algunos aspectos:

• Proporciona sitios de corte alternativos a los que Cas9 puede ofrecer.
  • Traducción no técnica: problemas difíciles de resolver con Cas9 podrían ser factibles con Cas12a
• Corta el ADN de manera que deja una sección “pegajosa” del ADN en lugar del corte “romo” de Cas9, y puede cortar múltiples veces.
  • Traducción no técnica: Resulta en mayores probabilidades de que ocurra la edición génica.
• No se necesita un crRNA transactivador (tracrRNA) para Cas12a, a diferencia de Cas9. Debido a su menor tamaño, permitiría una edición genómica multiplex más fácil.
  • Traducción no técnica: más de un gen puede modificarse a la vez con Cas12a

Fuente: Wikipedia

Propiedades únicas de Cas12a2

Con CRISPR-Cas12a, los investigadores pensaron que tenían una nueva versión, ligeramente diferente, del CRISPR-Cas9 ahora mejor comprendido. Tenía muchos usos interesantes debido a estas variaciones, pero seguía siendo el mismo mecanismo básico.

Y entonces llegó Cas12a2.

El último número, “2” al final, corresponde a una variante de Cas12a que parece tener propiedades muy diferentes. De hecho, actúa de forma mucho distinta del Cas12a “normal” que Cas12a es del Cas9.

Los sistemas CRISPR-Cas están diseñados para atacar genes extraños y proteger a las bacterias de los virus. Los investigadores han reutilizado esta capacidad para la edición génica. Lo que hace Cas12a2 es muy diferente. Cuando detecta ARN viral, comienza a atacar TODO el ácido nucleico dentro de la célula. La mayor parte del tiempo, matará la célula afectada, protegiendo al resto de la colonia bacteriana y bloqueando la replicación del virus.

Este mecanismo completamente nuevo consiguió a sus descubridores un lugar en la prestigiosa publicación Nature a principios de enero de 2023 en 2 artículos diferentes (algo que prácticamente impulsa la carrera de cualquier biólogo).

Aplicaciones de Cas12a2

La razón detrás del entusiasmo de los revisores de Nature es bastante simple. El mecanismo cas12a2 permite crear una herramienta para “matar células de forma programable”.

La primera aplicación podría ser una edición mucho más eficiente usando el otro método CRISPR. Combinar Cas12a2 con otros sistemas CRISPR-Cas podría aumentar la eficiencia de la edición génica CRISPR mediante contra‑selección.

También podría ser muy eficiente detectando ARN viral. Así, una segunda aplicación es que Cas12a2 podría convertirse en una prueba casi perfecta para detectar virus. El artículo publicado ya demuestra una prueba de concepto de esta idea.

Las pruebas basadas en Cas12a2 combinarían la muy alta sensibilidad de una prueba PCR con la facilidad y bajo costo de una prueba casera. Todo sin requerir maquinaria compleja.

Lo mejor es que puede ajustarse para detectar prácticamente cualquier virus de ARN, una familia que incluye virus como COVID-19, la gripe, Ébola y Zika, así como cualquier mutación que evada el lote inicial de pruebas.

Todo lo que se necesitaría para diseñar una nueva prueba sería conocer el genoma del virus y diseñar secuencias crRNA personalizadas. Algo que puede hacerse en solo unas pocas semanas, como nos mostró la pandemia.

Así que, con el nivel actual de comprensión de Cas12a2, las pruebas parecen ser una aplicación directa.

La tercera posible aplicación podría ser el uso de CRISPR-Cas12a2 en el tratamiento del cáncer. Un ejemplo teórico podría ser programar Cas12a2 para reaccionar a secuencias genéticas específicas de la célula cancerosa, obligando a la célula cancerosa a “suicidarse”. Sin embargo, esta aplicación podría estar más lejos que las otras debido a la complejidad genética de las células cancerosas.

Conclusión de inversión

La tecnología CRISPR todavía está en su infancia, con mecanismos completamente nuevos por descubrir. Al investigador que trabajó en Cas12a2 le tomó 7 años obtener resultados lo suficientemente buenos para comprenderlo. CRISPR-Cas12a2 acaba de publicarse y aún está lejos de llegar a la comercialización. No me sorprendería que otras variantes de sistemas CRISPR-Cas aún estén ocultas en los resultados preliminares de otros equipos de investigación en todo el mundo.

Cas12a2 será un campo de estudio atento en el contexto de la tecnología de pruebas, formando potencialmente una amenaza para las pruebas de antígenos y las pruebas PCR a largo plazo.

También podría combinarse con otras técnicas CRISPR para hacerlas más eficientes o resolver obstáculos técnicos. En general, Cas12a2 parece una buena razón para ser más optimista sobre la tecnología CRISPR en general y su potencial para cambiar la medicina. Incluyendo en pruebas, algo que nadie había imaginado hasta enero de 2023.

Editas Medicine (EDIT) es una de las compañías que actualmente está trabajando en esta tecnología.