Edición e Ingeniería Genómica
La ingeniería genómica transforma la lectura del ADN en su reescritura, utilizando herramientas programables que cortan el ADN en sitios elegidos para que las secuencias puedan ser eliminadas, corregidas o insertadas con precisión.
Definition
La edición genómica es la alteración dirigida del ADN de un organismo en un sitio elegido utilizando nucleasas programables, principalmente el sistema CRISPR-Cas, en el que un ARN guía dirige una enzima para cortar una secuencia coincidente.
Scope
Este tema abarca los fundamentos de la tecnología del ADN recombinante, las nucleasas dirigidas que precedieron a CRISPR, el sistema CRISPR-Cas9 y cómo un ARN guía dirige la escisión, las vías de reparación que finalizan una edición, la edición de bases y la edición prima, y las principales aplicaciones y consideraciones éticas de la edición de genomas. Trata la modificación deliberada de genomas; las fuentes naturales de cambio de secuencia se cubren en mutación y recombinación.
Core questions
- ¿Cómo dirige un ARN guía a la enzima Cas9 a una secuencia de ADN específica?
- ¿Cómo transforman las vías de reparación celular un corte dirigido en una deleción o una corrección precisa?
- ¿Cómo modifican el ADN la edición de bases y la edición prima sin provocar una rotura de doble hebra?
- ¿Qué aplicaciones y preocupaciones éticas surgen de la capacidad de editar genomas?
Key concepts
- ADN recombinante y nucleasas dirigidas anteriores
- CRISPR-Cas9 y la focalización por ARN guía
- Reparación por unión de extremos no homólogos y reparación dirigida por homología
- Edición de bases y edición prima
- Aplicaciones y ética de la edición
Mechanisms
En la edición CRISPR, un ARN guía corto se aparea con una secuencia de ADN objetivo y posiciona la nucleasa Cas9 para cortar ambas hebras; la célula repara entonces la rotura ya sea mediante una unión de extremos no homólogos propensa a errores, que puede interrumpir un gen, o mediante una reparación dirigida por homología utilizando una plantilla suministrada, que puede instalar un cambio preciso, mientras que los editores de bases y los editores prima convierten químicamente o reescriben bases sin una rotura de doble hebra completa.
Clinical relevance
La edición genómica ha producido terapias aprobadas para trastornos sanguíneos hereditarios, impulsa la investigación para corregir mutaciones causantes de enfermedades y la ingeniería de terapias celulares, y plantea importantes cuestiones éticas, especialmente en torno a la edición heredable de la línea germinal humana; esta entrada es educativa y no una guía para el uso clínico.
History
Las técnicas de ADN recombinante de la década de 1970 permitieron por primera vez cortar y unir genes, las nucleasas de dedos de zinc y TALEN aportaron la focalización programable en la década de 2000, y la demostración en 2012 de que CRISPR-Cas9 podía programarse con un ARN guía hizo que la edición precisa fuera sencilla y generalizada, lo que valió a Doudna y Charpentier el Premio Nobel de Química de 2020.
Debates
- Edición heredable de la línea germinal humana
- La edición de embriones o células germinales transmitiría cambios a las generaciones futuras, planteando cuestiones no resueltas sobre seguridad, consentimiento, equidad y la línea entre tratamiento y mejora; la mayoría de las autoridades consideran actualmente que la edición clínica de la línea germinal es prematura y éticamente problemática.
Key figures
- Jennifer Doudna
- Emmanuelle Charpentier
- Feng Zhang
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Frequently asked questions
- ¿Cómo sabe CRISPR dónde cortar?
- Un ARN guía corto lleva una secuencia que coincide con el objetivo previsto; se aparea con ese ADN y lleva la enzima Cas9 al lugar correcto, por lo que cambiar el ARN guía reprograma el sistema para cortar una secuencia diferente.
- ¿Es siempre precisa la edición CRISPR?
- La edición puede tener efectos fuera del objetivo y la reparación de un corte no es totalmente controlable, por lo que los enfoques más recientes, como la edición de bases y la edición prima, buscan una mayor precisión y por qué la evaluación de la seguridad es fundamental para cualquier uso terapéutico.