Vea También
Los científicos han reutilizado la tecnología de modificación genética CRISPR para identificar anticuerpos en muestras de sangre de pacientes, en un movimiento que podría inspirar una nueva clase de diagnósticos médicos, además de una serie de otras aplicaciones.
La tecnología consiste en conjuntos personalizables de proteínas unidas a una variante de Cas9, la proteína que constituye el núcleo de CRISPR, que se une al ADN pero no lo corta como lo haría cuando se utiliza para la modificación genética. Cuando estas proteínas fusionadas con Cas9 se aplican a un microchip con miles de moléculas de ADN únicas, cada proteína de la mezcla se autoensamblará en la posición del chip que contenga su correspondiente secuencia de ADN. Los investigadores han llamado a esta técnica "PICASSO", abreviatura de "inmovilización de péptidos por autoorganización mediada por Cas9". Aplicando después una muestra de sangre al microarray PICASSO, se pueden identificar las proteínas del microchip que son reconocidas por los anticuerpos del paciente.
El equipo dirigido por el Dr. Stephen Elledge, de la Facultad de Medicina de Harvard y el Hospital Brigham and Women's de Boston, ha publicado la investigación en línea hoy en Molecular Cell. El primer autor del artículo, el Dr. Karl Barber, es un becario científico de Schmidt de 2018, y gran parte del trabajo para desarrollar la tecnología se llevó a cabo durante su estancia de investigación en el laboratorio del autor correspondiente, el Dr. Elledge.
Al describir PICASSO, el Dr. Barber dijo: "Imagínese que quiere pintar un cuadro en un lienzo, pero en lugar de pintar de forma normal, mezcla todas sus pinturas, las salpica en el lienzo y surge el cuadro perfecto. Con nuestra nueva técnica, se colocan moléculas de ADN en lugares definidos de una superficie y cada proteína de una mezcla se autoensambla con su correspondiente secuencia de ADN, como un kit automatizado de pintura por números. Las micromatrices de proteínas resultantes, basadas en el ADN, permiten identificar rápidamente en las muestras clínicas los anticuerpos que reconocen las proteínas que interesan".
El equipo de investigación ha demostrado que la tecnología funciona para ensamblar miles de proteínas diferentes, lo que sugiere que podría adaptarse fácilmente como herramienta de diagnóstico médico de amplio espectro. En el artículo, utilizaron la técnica para detectar anticuerpos que se unen a proteínas derivadas de patógenos, incluido el SARS-CoV-2, a partir de la sangre de pacientes que se recuperan del COVID-19.
El Dr. Barber dijo: "En este trabajo, demostramos la aplicación de PICASSO para el estudio de proteínas, creando una herramienta que creemos que podría adaptarse rápidamente al diagnóstico médico. Nuestra técnica de autoensamblaje de proteínas también podría aprovecharse para el desarrollo de nuevos biomateriales y biosensores con sólo unir las dianas de ADN a un andamio y permitir la unión de las proteínas vinculadas a Cas9".
El Dr. Elledge, jefe del grupo, comentó: "Uno de los aspectos más emocionantes de este trabajo es la demostración de cómo CRISPR puede aplicarse en un entorno totalmente nuevo. Hasta ahora, CRISPR se utilizaba principalmente para la edición de genes y la detección de ADN o ARN. PICASSO lleva el poder de CRISPR a un nuevo ámbito de estudios de proteínas, y la estrategia de autoensamblaje molecular que mostramos puede ayudar a desarrollar nuevas herramientas de investigación y diagnóstico".
Por su parte, la Dra. Megan Kenna, Directora Ejecutiva de Schmidt Science Fellows, afirmó "Esta tecnología tiene el potencial de ser utilizada como una herramienta de diagnóstico médico que podría, un día, proporcionar a los médicos una manera de determinar rápidamente el diagnóstico y el mejor curso de tratamiento para cada paciente individual."
"La forma en que Karl y el equipo de investigación han unido la biología fundamental con la ingeniería molecular para hacer este importante descubrimiento demuestra por qué la interdisciplinariedad en el corazón de nuestra beca es tan crítica para el avance de la ciencia".
Fuentes, créditos y referencias:
Barber et al., CRISPR-based peptide library display and programmable microarray self-assembly for rapid quantitative protein binding assays, Molecular Cell (2021), doi.org/10.1016/j.molcel.2021.07.027