CRISPR controlado por Cre: la inactivación condicional de genes es ahora más fácil
La capacidad de desactivar un gen sólo en un tipo específico de célula es esencial para la ciencia de la vida moderna. Gracias al CRISPR controlado por Cre, se acaba de simplificar. El nuevo método desarrollado por investigadores del Centro de Terapias Regenerativas de Dresde (CRTD) en la Universidad Técnica de Dresde con el apoyo del Centro del Genoma del Concepto DRESDEN (DCGC) ofrece un enfoque rápido y sencillo para la inactivación condicional de genes.
Mutagénesis CRISPR controlada por Cre en funcionamiento. Izquierda: hermano de tipo salvaje con pigmento negro en los melanocitos a lo largo del cuerpo y en el ojo en desarrollo. Derecha: inactivación del gen en un tejido específico que provoca la pérdida de pigmentación en el ojo en desarrollo, pero no en los melanocitos a lo largo del cuerpo.
© Stefan Hans
Para descubrir la función de un gen, los investigadores lo desactivan y observan las consecuencias. A menudo los genes tienen múltiples funciones que difieren según el tejido y la edad. Algunos genes son esenciales para el crecimiento y desactivarlos demasiado pronto puede tener profundas consecuencias que imposibiliten la observación de otras funciones. Para evitarlo, los investigadores han recurrido a la inactivación condicional de genes, que permite desactivar un gen sólo en un tejido específico o más adelante en el desarrollo, por ejemplo, en la edad adulta.
Uno de los sistemas utilizados para la inactivación condicional de genes es Cre/lox. "Es el estándar de oro para la inactivación condicional de genes en ratones, pero con el tiempo también se ha convertido en algo muy importante en otros organismos modelo como el pez cebra", afirma el Dr. Stefan Hans, investigador del CRTD y autor del estudio. El sistema Cre/lox se basa en una enzima, conocida como recombinasa Cre, y unas secuencias especiales, conocidas como lox. Las secuencias lox se insertan en el genoma alrededor del gen de interés. Cre reconoce las secuencias lox y elimina el gen intercalado entre ellas. De este modo, el gen se desactiva y no se expresará en esta célula. A lo largo de los años, la comunidad investigadora ha desarrollado muchas líneas de animales en las que la recombinasa Cre sólo está presente en un tejido específico. Utilizando estas líneas Cre, es posible desactivar un gen sólo en un tejido pero no en los demás.
Aunque se utiliza habitualmente, flanquear un gen con secuencias lox tiene sus desventajas. "Inactivar un gen específico requiere mucho tiempo y esfuerzo. Requiere sofisticadas modificaciones del genoma y puede llevar varias generaciones de animales hasta que el montaje esté listo para un experimento", explica el Dr. Hans. "Comparado con el método que hemos establecido, es lento y muy laborioso", añade.
El CRISPR controlado por Cre, el nuevo método desarrollado por un equipo de investigadores de Dresde dirigido por el profesor Michael Brand, combina las ventajas del sistema Cre/lox con las tijeras genéticas CRISPR/Cas9. El sistema CRISPR/Cas9 es un método relativamente nuevo que ha revolucionado rápidamente las ciencias de la vida y ha dado lugar al Premio Nobel de Química 2020. Aunque es sencillo de utilizar en general, CRISPR/Cas9 no se limita fácilmente a un solo tejido, lo que significa que adaptarlo a la inactivación condicional de genes requiere tiempo y esfuerzo.
"En el CRISPR controlado por Cre estamos aprovechando la expresión específica de tejido de Cre y la facilidad de edición de genes de CRISPR/Cas9", dice el Dr. Hans. "Al fusionar los dos métodos, creamos una versión de CRISPR/Cas9 que se activa mediante una recombinasa Cre. Con nuestro método, los investigadores pueden seguir aprovechando las vastas bibliotecas de líneas animales ya establecidas que expresan Cre en diferentes tejidos. Pero el CRISPR controlado por Cre elimina la laboriosa edición del genoma porque suprime la necesidad de flanquear un gen con secuencias lox. En realidad, sólo requiere añadir una secuencia al genoma, sea cual sea el gen de interés", explica el Dr. Hans. Sin la necesidad de intercalar un gen entre las secuencias lox, el CRISPR controlado por Cre es más rápido y sencillo.
La CRISPR controlada por Cre no sólo es más sencilla de establecer sino que, al igual que la CRISPR/Cas9, también ofrece la posibilidad de desactivar varios genes a la vez. Además, los investigadores del CRTD diseñaron su método para facilitar los análisis posteriores de las células en las que se utilizó la CRISPR controlada por Cre. Una vez activado el CRISPR/Cas9, las células se etiquetan con una proteína verde fluorescente (GFP). Las proteínas fluorescentes como la GFP se utilizan comúnmente en las ciencias de la vida y proporcionan innumerables métodos para separar las células etiquetadas de otras para utilizarlas en experimentos posteriores, por ejemplo, la secuenciación de próxima generación u otros.
"Aunque desarrollamos el CRISPR controlado por Cre como prueba de concepto en el pez cebra, el método es versátil y debería ser aplicable también a otros organismos modelo", añade el Dr. Hans.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Stefan Hans, Daniela Zöller, Juliane Hammer, Johanna Stucke, Sandra Spieß, Gokul Kesavan, Volker Kroehne, Juan Sebastian Eguiguren, Diana Ezhkova, Andreas Petzold, Andreas Dahl and Michael Brand; "Cre-Controlled CRISPR mutagenesis provides fast and easy conditional gene inactivation in zebrafish"; Nature Communications; February 2021
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