La nueva tecnología de edición de ADN genera una iniciativa de UC audaz

La Universidad de California, Berkeley y UC San Francisco están lanzando el Innovative Genómica Iniciativa (IGI) para liderar una revolución en la ingeniería genética basada en una nueva tecnología que ya genera estrategias novedosas para terapias de genes y el estudio genético de la enfermedad.

La Fundación Li Ka Shing ha proporcionado una donación de $ 10 millones para apoyar la iniciativa, estableciendo el Centro Li Ka Shing para Genómica Ingeniería y presidente de la facultad afiliada en UC Berkeley. Las dos universidades también proporcionarán $ 2 millones en fondos iniciales.

Jennifer Doudna, fundadora de la nueva Iniciativa de Genómica Innovadora
y la nueva Cátedra del Canciller Li Ka Shing en Ciencias Biomédicas y de la Salud.

En el centro de la iniciativa se encuentra una tecnología revolucionaria descubierta hace dos años en UC Berkeley por Jennifer A. Doudna, fundadora de la iniciativa y nueva presidenta de la facultad. La tecnología, la precisión ”letra singular tijeras ”conocido como CRISPR-Cas9, se ha disparado en popularidad desde que se publicó por primera vez en junio de 2012 y está en el centro de al menos tres empresas emergentes y varias reuniones internacionales con una gran asistencia. Los científicos se han referido a él como el "santo grial" de la ingeniería genética y un avance "asombroso" en la lucha contra las enfermedades genéticas. En honor a su descubrimiento y trabajo anterior en moléculas de ARN, Doudna recibió el mes pasado el Premio Lurie de la Fundación para los Institutos Nacionales de Salud.

"El gran descubrimiento del profesor Doudna en edición genómica nos está llevando a una nueva era de posibilidades que nunca antes hubiéramos imaginado ”, dijo Li Ka-shing, presidente de la Fundación Li Ka Shing. “Es un gran privilegio para mi fundación colaborar con dos instituciones públicas de clase mundial para lanzar la Iniciativa de Genómica Innovadora en esta búsqueda del santo grial para combatir las enfermedades genéticas”.

En los 18 meses transcurridos desde que se anunció el descubrimiento de esta tecnología, se han publicado más de 125 artículos basados ​​en la técnica. En todo el mundo, los investigadores están utilizando Cas9 para investigar las raíces genéticas de problemas tan diversos como la hoz. (SCD por sus siglas en inglés), anemia, diabetes, fibrosis quística, SIDA y depresión con la esperanza de encontrar nuevos objetivos farmacológicos. Otros están adaptando la tecnología para rediseñar la levadura para producir biocombustibles y trigo para resistir las plagas y la sequía.

"Ahora tenemos una técnica muy fácil, muy rápida y muy eficiente para reescribir el genoma, que nos permite hacer experimentos que antes eran imposibles", dijo Doudna, profesor de biología celular y molecular en el Instituto de Biociencias Cuantitativas de California ( QB3) y un investigador del Instituto Médico Howard Hughes en UC Berkeley. "Agradecemos al Sr. Li Ka-shing por su apoyo a nuestra iniciativa, que impulsará avances revolucionarios en ingeniería genómica".

Transformando la investigación genética

La nueva tecnología de ingeniería genómica reduce significativamente el tiempo que les lleva a los investigadores probar nuevas terapias. CRISPR-Cas9 permite la creación en semanas en lugar de años de cepas animales que imitan una enfermedad humana, lo que permite a los investigadores probar nuevas terapias. La técnica también hace que sea rápido y fácil de noquear. los genes en células humanas o en animales para determinar su función, lo que acelerará la identificación de nuevos objetivos farmacológicos para enfermedades.

“La tecnología CRISPR-Cas9 es un cambio de juego completo”, dijo Jonathan Weissman, codirector de la iniciativa y profesor de farmacología celular y molecular en la Facultad de Medicina de UCSF. “Con CRISPR, ahora podemos activar o desactivar genes a voluntad. Estoy particularmente interesado en usar CRISPR para comprender las funciones normales de los genes, así como la forma en que causan enfermedades. mutaciones alterar estas funciones ".

“El objetivo principal de la iniciativa es desarrollar la tecnología CRISPR-Cas9 para aplicaciones en salud humana y crear una biblioteca de recursos de investigación que la hará disponible ampliamente”, agregó Doudna. “Este es un momento emocionante para la ciencia en este momento, cuando el costo de secuenciar un genoma está bajando, a alrededor de $ 1,000 para una secuencia completa del genoma humano. La tecnología Cas9 llevará la genómica al siguiente nivel, para permitir la edición del genoma ".

Doudna señaló que UC Berkeley y UCSF han hecho descubrimientos fundamentales sobre las enfermedades humanas a través de estudios en organismos tan diversos como levaduras, moscas de la fruta, peces cebra y roedores. La nueva tecnología ayudará a estos investigadores a dar el salto de la investigación fundamental en modelos animales a las pruebas en células y tejidos humanos y, finalmente, a la clínica, donde CRISPR-Cas9 simplificaría la terapia génica humana.

"Ahora tenemos una técnica para reprogramar el software de una célula mediante la edición del genoma, lo que nos permitirá realizar manipulaciones genéticas en células humanas que no podíamos hacer antes", dijo Doudna.

Aplicaciones en salud humana y más allá

En el pasado, por ejemplo, hacer una variedad de ratones con una mutación genética específica y hereditaria requería al menos un año de costosos experimentos. Usando la técnica Cas9, el inmunólogo de UC Berkeley Russell Vance deshabilitó un gen en ratones que regula el color del pelaje y en solo seis semanas tuvo una cepa de ratones con batas blancas en lugar de marrones. Se están realizando investigaciones similares en modelos animales que van desde roedores a primates en laboratorios de todo el mundo utilizando la tecnología CRISPR-Cas9.

Miocitos cardíacos humanos (células musculares) teñidos de verde para proteínas
codificado por genes editados utilizando la nueva tecnología CRISPR-Cas9.

Otros investigadores ya han adaptado la tecnología para reprogramar células madre para regenerar órganos dañados, como el hígado, e intentó reprogramar las células inmunitarias para curar el SIDA en pacientes VIH positivos.

Doudna y sus colegas también están creando recursos e infraestructura para una incubadora a fin de ayudar a los investigadores, becarios postdoctorales y estudiantes a escindir empresas. Este programa de becarios emprendedores se coordinará con el QB3 Inicio en una caja programa para ayudar a lanzar nuevas empresas que aborden importantes desafíos sociales y creen nuevos empleos en California.

La tecnología Cas9 adapta un sistema de corte de ADN utilizado por bacterias fotosintéticas para cortar y destruir el ADN de invasores virus. Doudna y sus colegas Martin Jinek del Instituto Médico Howard Hughes en UC Berkeley y Emmanuelle Charpentier del Centro Helmholtz para la Investigación de Infecciones (y anteriormente del Laboratorio de Medicina de Infecciones Moleculares-Suecia) descubrieron cómo el enzima Cas9 trabaja con pequeñas moléculas de ARN para apuntar y cortar áreas específicas de ADN. Jinek y Doudna también demostraron que el sistema CRISPR-Cas9 programable por ARN funciona en células humanas y es mucho más rápido y fácil que otros métodos de edición del genoma.

El codirector de la iniciativa Michael Botchan, profesor de biología molecular y celular de UC Berkeley, está muy entusiasmado con el potencial de explorar el 95 por ciento del genoma humano, una vez llamado "ADN basura", que ahora se sabe que contiene la mayoría de los reguladores que activan y activan los genes. desactivado y puede albergar genes defectuosos responsables de muchas enfermedades.

“Lo que diferencia a los humanos de los monos no es el 6-7 por ciento del genoma que codifica las proteínas, sino los genes reguladores en el resto del genoma”, dijo. “Pero no sabemos qué hacen la mayoría de estos genes reguladores. Es probable que estén involucrados en enfermedades como la esquizofrenia, la diabetes y muchas otras ".

La tecnología CRISPR-Cas9 también permite a los investigadores alterar múltiples genes o secuencias reguladoras a la vez para determinar su función e interacciones. Es probable que este tipo de investigación descubra nuevos objetivos para los medicamentos, dijo Botchan.

“La Iniciativa de Genómica Innovadora es importante no solo para descubrir nueva ciencia y nuevas terapias, sino también para desarrollar nuevas herramientas para manipular el ADN”, dijo Botchan. “Hay miles de bacterias y Archaea que existen con sistemas de edición del genoma similares, y también queremos explorarlos para encontrar herramientas adicionales para la ingeniería del genoma ".

Li Ka-shing, un hombre de negocios y filántropo autodidacta con sede en Hong Kong, ha sido un benefactor de UC Berkeley en múltiples áreas. Proporcionó una donación fundamental de $ 40 millones para establecer el Centro Li Ka Shing de Ciencias Biomédicas y de la Salud, que abrió sus puertas en 2012. Hasta la fecha, la Fundación Li Ka Shing ha contribuido más de $ 1.86 millones a iniciativas de salud y educación en todo el mundo. .

INFORMACIÓN RELACIONADA

• Sitio web de Innovative Genomics Initiative
• Sitio web de Jennifer Doudna
• Sitio web de la Fundación Li Ka Shing
• Una nueva y poderosa forma de editar el ADN (3/4/14 New York Times)
• Crispr se globaliza

Centro de noticias de UC Berkeley - Roberto Sanders, Relaciones con los medios | 18 de marzo de 2014

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