Un nuevo método de edición del genoma
Inspirado en las estrategias de defensa de las bacterias
Un equipo de investigación dirigido por científicos del Instituto Helmholtz para la Investigación de Infecciones Basadas en el ARN (HIRI) ha presentado una nueva forma de ajustar el material genético. Su estudio, publicado en Nature Biotechnology, describe una técnica innovadora en la que se adhieren etiquetas químicas directamente al ADN, lo que abre la puerta a nuevos enfoques en medicina, agricultura y biotecnología.
La edición selectiva de la información genética ha avanzado a un ritmo extraordinario en los últimos años. Herramientas como las "tijeras genéticas" CRISPR-Cas9 y la edición de bases -una técnica que realiza cambios precisos de una sola letra en el ADN sin cortarlo- ya se han convertido en habituales en la investigación y el desarrollo clínico. Estas tecnologías se están utilizando para tratar trastornos genéticos, mejorar la resistencia de los cultivos y manipular bacterias con fines biotecnológicos.
Convertir la batalla entre bacterias y virus en progreso científico
Investigadores del Instituto Helmholtz de Investigación de Infecciones por ARN (HIRI), dependiente del Centro Helmholtz de Investigación de Infecciones (HZI) de Braunschweig, en colaboración con la Universidad Julius-Maximilians de Wurzburgo (JMU), han desarrollado un nuevo método para editar con precisión el ADN. El equipo del HIRI también colaboró con la Universidad Estatal de Carolina del Norte (EE.UU.) y la ETH de Zúrich (Suiza). Su objetivo era conseguir que los cambios genéticos en bacterias, plantas y células humanas fueran aún más precisos y suaves. Los resultados se han publicado en línea antes de su impresión en la revista Nature Biotechnology.
El equipo se inspiró en un sistema natural de defensa bacteriana contra los virus conocidos como bacteriófagos. Para combatir a estos invasores, las bacterias utilizan dos enzimas, DarT2 y DarG. Durante una infección vírica, DarT2 une un marcador químico al ADN, bloqueando la replicación y deteniendo la propagación vírica. En ausencia de amenaza, DarG desactiva DarT2 y elimina activamente el marcador. Este afinado mecanismo ayuda a evitar que el virus se propague y ahora sirve de base para un nuevo enfoque de edición del genoma.
Los investigadores han bautizado esta nueva forma de fijación como "edición apéndice". "Por primera vez, esto nos permite lograr nuevos tipos de modificaciones genéticas que no eran posibles con los métodos anteriores", explican los científicos.
Para entender el mecanismo, se puede imaginar el ADN como un cuaderno en el que cada página consta de una larga cadena de letras. Mientras que las técnicas tradicionales de edición genética suelen eliminar o sustituir letras individuales dentro de esta cadena, la edición por adición introduce un pequeño grupo químico -moléculas de ADP-ribosa- en un lugar específico. Este añadido funciona como una "nota adhesiva" pegada a una letra concreta. El marcador químico convence a la célula para que cambie este ADN con gran precisión y mínima alteración. El tipo de cambio, sin embargo, dependía del organismo en el que se introdujera.
"DarT2": pionero en una nueva era de edición del genoma
A diferencia de las tecnologías anteriores, en las que las mismas herramientas producen resultados similares en todos los organismos, los efectos del método de edición de apéndices eran diferentes entre bacterias y eucariotas, como hongos, plantas y células humanas. "Observamos que la edición por apéndice conducía a la incorporación de grandes ediciones en bacterias basadas en una plantilla proporcionada, mientras que en células eucariotas, la base de ADN modificada cambiaba de identidad", explica Chase Beisel, jefe de departamento afiliado al HIRI. "Éste fue uno de los descubrimientos más sorprendentes: que el resultado de la reparación del ADN podía ser muy diferente entre organismos", añade Constantinos Patinios, antiguo postdoctorando en el laboratorio de Beisel.
Los investigadores ven numerosas aplicaciones potenciales para esta herramienta. "Nuestro método de edición de apéndices amplía enormemente el conjunto de herramientas de la investigación genómica y abre nuevas puertas a la biotecnología de precisión y al desarrollo de terapias médicas", afirma Darshana Gupta, estudiante de doctorado en el HIRI. En concreto, los microbios podrían modificarse de forma selectiva, por ejemplo, para optimizar las bacterias beneficiosas naturales del cuerpo humano o para estudiar los patógenos con mayor eficacia. En células humanas, la edición precisa podría algún día ayudar a corregir suavemente enfermedades hereditarias y aportar nuevos conocimientos sobre los procesos de reparación del ADN.
Aún es necesario seguir investigando antes de que estas aplicaciones puedan llegar a la práctica clínica. Sin embargo, los científicos se muestran confiados: "DarT2 es otro gran ejemplo del uso de las defensas bacterianas en la investigación del genoma", afirma Harris Bassett, que está terminando su doctorado en el laboratorio de Beisel.
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Publicación original
Darshana Gupta, Constantinos Patinios, Harris V. Bassett, Anuja Kibe, Scott P. Collins, Charlotte Kamm, Yanyan Wang, Chengsong Zhao, Katie Vollen, ... Antoine-Emmanuel Saliba, Nathan Crook, Anna N. Stepanova, Jose M. Alonso, Chase L. Beisel; "Targeted DNA ADP-ribosylation triggers templated repair in bacteria and base mutagenesis in eukaryotes"; Nature Biotechnology, 2025-9-4
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