CATALYTEC: Una Nueva Esperanza para los Diagnósticos Genéticos

Las Enfermedades Genéticas pueden ser complicadas de diagnosticar, y sorprendentemente, incluso en países bien equipados, un buen número de pacientes podría perderse las pruebas adecuadas. Hay un grupo de tecnologías increíbles como la secuenciación de nueva generación (NGS) que pueden ayudar a detectar problemas genéticos, pero no son perfectas. A veces, se les escapan detalles clave. Esto puede impedir que los pacientes obtengan los tratamientos correctos o que participen en ensayos clínicos.

#El papel de la Secuenciación de Nueva Generación

Las tecnologías de secuenciación de nueva generación (NGS), como la secuenciación de genoma completo (WGS) y la secuenciación de exomas completos (WES), han hecho que el diagnóstico de enfermedades genéticas sea más accesible. Estos métodos pueden leer el código de ADN de una persona y señalar Mutaciones que podrían causar enfermedades. Sin embargo, ambos tienen sus desventajas. WES, por ejemplo, ignora muchas regiones no codificantes importantes del ADN, lo que puede afectar cómo funcionan los genes. Por otro lado, WGS puede ser bastante caro y llevar mucho tiempo, haciéndolo menos disponible para diagnósticos rutinarios.

Cuando se encuentran mutaciones, todavía es importante revisar cómo estos cambios afectan los niveles de mRNA porque eso puede indicarnos si una mutación es realmente dañina. Desafortunadamente, las técnicas actuales para hacerlo, como los ensayos de minigenes, pueden ser complicadas y tardar mucho. Algunas mutaciones que parecen inofensivas pueden aún interferir con el procesamiento del mRNA, un poco como una pequeña piedra en tu zapato puede arruinar toda tu caminata.

#La necesidad de mejores técnicas

Hay una necesidad real de formas más simples y efectivas para identificar y estudiar mutaciones que afectan cómo se lee y procesa el mRNA. La mejor manera de revisar los transcritos de los genes es usar muestras de tejido de los pacientes, pero eso puede ser complicado. Algunos tejidos, como la retina-que puede ser relevante para las enfermedades que afectan la visión-no son fáciles de recolectar porque puede ser invasivo y riesgoso.

Para abordar este problema, los científicos idearon un nuevo enfoque llamado CATALYTEC. Este método usa una tecnología llamada CRISPR para activar genes en células humanas que se aislaron rápidamente. CATALYTEC permite examinar genes específicos relacionados con enfermedades retinianas hereditarias (IRDs) sin necesidad de procedimientos arriesgados.

#¿Por qué centrarse en ciertos genes?

Los científicos decidieron concentrar sus esfuerzos iniciales en genes específicos conocidos por estar involucrados en enfermedades retinianas comunes, como ABCA4, RPE65, MYO7A y USH2A. ¿Por qué estos genes?

1. Mutaciones Comunes: Estos genes a menudo tienen mutaciones que pueden llevar a enfermedades como la enfermedad de Stargardt y la amaurosis congénita de Leber.
2. Grandes Cuerpos Genéticos: Tres de los cuatro genes tienen estructuras grandes, lo que dificulta ver las mutaciones, especialmente en las áreas no codificantes.
3. Potencial Terapéutico: RPE65 es particularmente importante porque está involucrado en una enfermedad que puede ser tratada con una terapia génica aprobada.

#Vamos al grano

Para probar CATALYTEC, los científicos primero experimentaron con el método en un tipo de célula llamada HEK293T. Usaron una versión modificada del sistema CRISPR que podría aumentar eficazmente la actividad de genes específicos. Al combinar diferentes componentes y guías que dirigen la maquinaria CRISPR a los lugares correctos, pudieron activar estos genes sin complicaciones.

Después de varios intentos y errores, lograron activar todos los genes objetivo al mismo tiempo sin perder eficiencia. Esto significaba que podían analizar potencialmente las causas genéticas de enfermedades de una manera más directa.

#El desafío de transfectar células primarias

El siguiente paso fue averiguar cómo aplicar esta tecnología a células de pacientes reales, como PBMCs (un tipo de célula sanguínea) y fibroblastos dérmicos. Intentaron diferentes formas de introducir su sistema CRISPR en estas células. Sin embargo, muchos de los métodos comunes, como usar fosfato de calcio o lípidos, no funcionaron bien. La mayoría de las veces, las células apenas reaccionaban a la introducción.

Los vectores lentivirales, que pueden infectar células no en división, parecían prometedores pero no proporcionaron los resultados deseados. Incluso con un montón de optimización, solo se observaron activaciones genéticas débiles. Así que los científicos cambiaron su atención a otros métodos porque necesitaban una forma confiable de aplicar CATALYTEC en situaciones de prueba reales.

#Encontrando el punto dulce

Finalmente, se enfocaron en un método llamado nucleofectación, que envió sus componentes CRISPR de manera efectiva. Este método funcionó de maravilla, llevando a aumentos significativos en la actividad génica para ABCA4 y RPE65. Pudieron detectar toda la gama de transcritos de estos genes, demostrando la capacidad del método.

Curiosamente, encontraron que MYO7A, uno de los genes que estaban observando, ya se estaba expresando en células primarias, facilitando aún más las cosas. Pero también notaron algunos desafíos con USH2A, donde solo podían ver partes del gen siendo expresadas.

#Probando las aguas: una mirada a las células de pacientes

Los investigadores no se detuvieron solo en probar la tecnología en células sanas. Aplicaron el protocolo CATALYTEC a varios pacientes con enfermedades retinianas confirmadas. Cada paciente tenía historias clínicas variadas, y aunque la mayoría se había sometido a pruebas genéticas antes, solo un par tenía diagnósticos claros.

Después de realizar sus análisis en muestras de estos pacientes, confirmaron algunas mutaciones en genes vinculados con sus enfermedades retinianas. Por ejemplo, un paciente tenía una mutación específica en RPE65 que causaba un comportamiento extraño en el empalme de su ARN. Esto es como hornear un pastel pero darse cuenta a medio camino de que olvidaste un ingrediente-algo vital falta.

En otro paciente con una mutación en ABCA4, también observaron una anomalía en el empalme. Los investigadores pudieron ver claramente cómo estas mutaciones estaban afectando la traducción génica, confirmando la utilidad de CATALYTEC para diagnosticar enfermedades reales en pacientes.

#Desglosando los resultados

Algunos resultados impresionantes provinieron del uso de CATALYTEC. Este método no solo identificó mutaciones, sino que también indicó que los niveles de activación génica existentes eran lo suficientemente significativos como para analizar varios transcritos. Al combinar métodos modernos como la secuenciación de ARN de lectura corta y larga, pudieron obtener una imagen más clara de cómo se comportaban los genes en las células de los pacientes.

Establecieron que los patrones de empalme que observaron en células sanguíneas eran sorprendentemente similares a los de las células retinianas. Esto es crucial, ya que sugiere que las muestras de sangre podrían servir como un proxy para estudiar directamente las enfermedades retinianas-es como examinar los resultados de un partido de fútbol sin estar en el campo.

#El futuro: ¿Qué sigue para CATALYTEC?

Los científicos ven CATALYTEC como un método versátil que podría transferirse fácilmente a otros trastornos genéticos donde la recolección de muestras puede ser un obstáculo. También piensan que usar métodos más simples para recolectar células, como las células bucales (células de la mejilla), podría llevar a aplicaciones aún más fáciles en diagnósticos.

La idea es construir sobre este enfoque, haciendo que las pruebas genéticas sean más simples, accesibles y menos invasivas. Los estudios futuros podrían ampliar los tipos de genes activados, llevando a aplicaciones aún más amplias.

#Conclusión: Un paso hacia mejores diagnósticos

En resumen, CATALYTEC ilumina el potencial de la tecnología CRISPR para mejorar los diagnósticos genéticos. Al permitir que los científicos activen genes en células de pacientes sin procedimientos invasivos, abre la puerta a una mejor comprensión y diagnóstico de una variedad de trastornos genéticos. A medida que los científicos trabajan para perfeccionar este método, esto podría cambiar el panorama de cómo detectamos y tratamos las enfermedades genéticas, facilitando un poco la vida de los pacientes.

¿Quién diría que un pequeño CRISPR podría convertirse en un gran cambio de juego? De aquí en adelante, hay muchas más posibilidades emocionantes en el horizonte en el mundo de los diagnósticos genéticos.