Tijeras genéticas en modo camuflaje ayudan en la búsqueda de terapias contra el cáncer
Se descubren genes ignorados en la formación de metástasis
Las tijeras genéticas CRISPR sólo tienen una utilidad limitada para detectar genes cancerígenos en animales porque el método interfiere con su sistema inmunitario. Sin embargo, investigadores de la ETH de Zúrich han demostrado ahora que se pueden utilizar algunos trucos para que las tijeras genéticas resulten invisibles a las células inmunitarias.
El sistema inmunitario desempeña un papel crucial en la lucha contra tumores y metástasis. Por eso es decisivo investigar el cáncer en modelos de ratón con un sistema inmunitario lo más natural posible, lo cual es más fácil de decir que de hacer.
Gracias a la tecnología CRISPR/Cas9, los investigadores pueden crear rápidamente un conjunto de cientos de células tumorales, cada una con un gen diferente desactivado. Cuando se trasplantan a ratones, se observa cuál de estos genes silenciados influye en el desarrollo y la propagación del cáncer. Con la ayuda de este tipo de cribas CRISPR, los científicos pueden identificar enfoques valiosos para el desarrollo de nuevas terapias.
Pero el método tiene truco. Los componentes de CRISPR/Cas9 proceden principalmente de bacterias, por lo que el sistema inmunitario de los ratones los reconoce como extraños y los ataca. Los investigadores sospechan que esta reacción distorsiona los resultados de las pruebas CRISPR.
El grupo de investigación dirigido por Nicola Aceto, catedrático de Oncología Molecular de la ETH de Zúrich, ha demostrado ahora en detalle por primera vez que esto es así. Al mismo tiempo, el equipo ha presentado una elegante solución al problema: una estrategia especial que coloca una especie de manto molecular sobre CRISPR/Cas9, haciéndolo invisible al sistema inmunitario. Los resultados acaban de publicarse en la revista Cell.
Los componentes bacterianos interfieren
Inicialmente, los investigadores utilizaron modelos de ratón bien caracterizados de varios tipos de cáncer para investigar el efecto de los componentes bacterianos de CRISPR/Cas9 en la formación de tumores y metástasis.
Comprobaron que las células tumorales implantadas en ratones eran rechazadas con más frecuencia y resultaban genéticamente menos heterogéneas en presencia de los componentes de CRISPR/Cas9. Además, se formaban menos metástasis. En consecuencia, la respuesta del sistema inmunitario impidió la progresión normal del cáncer en los modelos animales. "Nos sorprendió lo mucho que esto puede distorsionar los resultados de las pantallas CRISPR", como declaró Massimo Saini, primer autor del estudio y ETH Pioneer Fellow en el grupo de Aceto.
Capa de invisibilidad para las pantallas
En respuesta a esta situación, el equipo de la ETH ha desarrollado un método alternativo para las pruebas CRISPR/Cas9 que prácticamente no desencadena ninguna respuesta inmunitaria. Para lograrlo, los investigadores expusieron las células tumorales a la tijera genética bacteriana Cas9 sólo temporalmente. Además, desarrollaron un método para aislar únicamente las células tumorales en las que se había conseguido silenciar un gen. Estas células ya no contenían Cas9 ni ningún otro elemento que pudiera desencadenar una respuesta inmunitaria.
También cambiaron los llamados genes reporteros. Se trata de genes que se incorporan al material genético de las células tumorales en las pantallas CRISPR en lugar de los genes silenciados. Posteriormente, el producto de estos genes permite a los investigadores rastrear las células tumorales modificadas en los ratones. En lugar de los genes reporteros clásicos, que proceden de diversos organismos, ahora se utiliza un nuevo gen cuyo producto difiere sólo mínimamente de una proteína que se produce de forma natural en los ratones. Esto le permite pasar desapercibido, por así decirlo, y no ser detectado por el sistema inmunitario.
"Hemos desarrollado un método para realizar cribas CRISPR en ratones con sistemas inmunitarios intactos, sin incurrir en efectos secundarios indeseables", resume el profesor Aceto. Lo ingenioso del asunto es que el sistema es versátil y puede utilizarse también en ratones humanizados, es decir, animales que tienen un sistema inmunitario humano. "Esto es lo más parecido a los pacientes de cáncer que se puede conseguir". Además, el manto de invisibilidad de las tijeras genéticas también es adecuado para aplicaciones en medicina personalizada o para la investigación de enfermedades autoinmunes.
"Con este sistema alcanzamos ahora un nuevo nivel de precisión y -lo que es especialmente significativo para nosotros- podemos descubrir nuevas dianas para terapias", afirma Saini.
Genes de formación de metástasis ignorados
El equipo ya ha realizado un cribado CRISPR con la versión camuflada de las tijeras genéticas y ha obtenido un resultado muy prometedor: el silenciamiento de dos genes llamados AMH y AMHR2 redujo drásticamente el número de metástasis en un modelo de ratón de cáncer de mama.
Otras investigaciones demostraron que la vía de señalización en la que intervienen estos dos genes es clínicamente relevante. Por ejemplo, la evaluación de los datos de pacientes reveló que los niveles elevados de proteína AMH en el tumor se asocian a recaídas más frecuentes y a una mayor mortalidad en el cáncer de mama. Por consiguiente, el par de genes AMH/AMHR2 representa un nuevo enfoque para combatir las metástasis.
"Se ha subestimado la importancia de esta vía de señalización", afirma Aceto. "Gracias a CRISPR en modo sigiloso, ahora somos capaces de descubrir conexiones que antes estaban ocultas".
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Publicación original
Massimo Saini, Francesc Castro-Giner, Adriana Hotz, Magdalena K. Sznurkowska, Manuel Nüesch, François M. Cuenot, Selina Budinjas, Gilles Bilfeld, Ece Su Ildız, Karin Strittmatter, Ilona Krol, Zoi Diamantopoulou, Aino Paasinen-Sohns, Maria Waldmeier, Rafaela Cássio, Susanne Kreutzer, Zacharias Kontarakis, Ana Gvozdenovic, Nicola Aceto; "StealTHY: An immunogen-free CRISPR platform to expose concealed metastasis regulators in immunocompetent models"; Cell
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