Sistema basado en CRISPR detecta biomarcadores de ARN relacionados con enfermedades

Un nuevo enfoque hacia el diagnóstico rápido de enfermedades no infecciosas, como ataques cardíacos y cánceres, combina la edición CRISPR/Cas13 de ARN con un sistema de visualización y amplificación basado en nanozimas.

Los CRISPR (repeticiones palindrómicas cortas agrupadas regularmente interespaciadas) son segmentos de ADN procariótico que contienen repeticiones cortas de secuencias de bases. Cada repetición va seguida de segmentos cortos de "ADN espaciador" de exposiciones previas a un virus o plásmido bacteriano.

Esfuerzos computacionales recientes para identificar nuevos sistemas CRISPR descubrieron un nuevo tipo de enzima dirigida al ARN, Cas13. La diversa familia Cas13 contiene al menos cuatro subtipos conocidos, incluidos Cas13a (anteriormente C2c2), Cas13b, Cas13c y Cas13d. Se demostró que Cas13a se une y escinde el ARN, protegiendo a las bacterias de los fagos de ARN y sirviendo como una poderosa plataforma para la manipulación del ARN. Se sugirió que Cas13a podría funcionar como parte de un sistema CRISPR/Cas versátil dirigido a ARN guiado por ARN. Tal sistema tiene un gran potencial para aplicaciones precisas, robustas y escalables dirigidas a ARN guiadas por ARN.

En particular, los diagnósticos basados en CRISPR/Cas13 permiten la detección específica de biomarcadores de ARN asociados con enfermedades humanas. Sin embargo, la mayoría de los diagnósticos basados en CRISPR dependen de la preamplificación del objetivo con temperatura controlada para alcanzar la sensibilidad suficiente para las aplicaciones clínicas.

Investigadores del Colegio Imperial de Londres (Reino Unido) y colegas del Instituto Tecnológico de Massachusetts (Cambridge, EUA) y el Centro Max Delbrück de Medicina Molecular (Berlín, Alemania) han combinado la reacción basada en CRISPR-Cas13 con un ensayo inmunoabsorbente ligado a nanozimas, que permite la lectura cuantitativa y colorimétrica de la detección de ARN mediado por Cas13 a través de nanopartículas metálicas catalíticas a temperatura ambiente (CrisprZyme). Por lo tanto, CrisprZyme mejoró la tecnología al reemplazar el proceso de preamplificación con análisis colorimétrico, un método que detecta la cantidad de biomarcador presente sin necesidad de amplificación. Esto eliminó la necesidad de control de temperatura y pasos adicionales, y también pudo cuantificar la cantidad de un biomarcador que estaba presente en una muestra.

Los resultados revelaron que CrisprZyme, que utiliza nanozimas, diminutos materiales sintéticos que se comportan como enzimas, pudo identificar pacientes con infarto agudo de miocardio y monitorear la diferenciación celular in vitro y en biopsias de tejido de pacientes con cáncer de próstata.

La autora principal, la Dra. Molly Stevens, profesora de materiales y bioingeniería en el Colegio Imperial de Londres, dijo: “Nuestra prueba, como otras, indica cuándo está presente un biomarcador, pero CrisprZyme es un diagnóstico más simple que los disponibles actualmente. Lo que también lo distingue es que puede decirnos cuánto biomarcador está presente, lo que puede ayudarnos no solo a diagnosticar una enfermedad, sino también a monitorear su progreso a lo largo del tiempo y en respuesta al tratamiento. Después de un mayor desarrollo y pruebas en el laboratorio, esperamos que esto pueda ayudarnos a acercarnos un paso más a la medicina personalizada en la que el tratamiento se adapta más específicamente a las necesidades de los pacientes”.

El sistema CrisprZyme se describió en la edición en línea del 3 de agosto de 2022 de la revista Nature Nanotechnology.

Enlaces relacionados:
Colegio Imperial de Londres
Instituto de Tecnología de Massachusetts
Centro Max Delbrück de Medicina Molecular