Una alternativa a la edición del genoma puede reducir la actividad de un gen que afecta los niveles de colesterol sin cambiar la secuencia de ADN, y lo hace durante un período prolongado, según un estudio en ratones. Los científicos lograron este efecto cambiando el “epigenoma” de cada animal, una de cuyas características es una colección de etiquetas químicas que se unen al ADN y afectan la actividad de los genes. Después del tratamiento, la actividad del gen objetivo disminuyó y se mantuvo baja durante los 11 meses durante los cuales se estudiaron los ratones.
Las aprobaciones en 2023 de la primera terapia de edición del genoma, que se basa en el sistema de edición CRISPR-Cas9, marcaron el comienzo de una nueva forma de medicina que implica realizar cambios específicos en las secuencias de ADN. Pero los nuevos hallazgos, publicados el 28 de febrero en Nature, refuerzan el caso de editar el epigenoma para tratar ciertas enfermedades, evitando así algunos de los riesgos que conlleva la rotura y alteración irreversible de las hebras de ADN.
“Este es solo el comienzo de una era en la que se puede dejar de cortar el ADN”, dice Henriette O’Geen, epigenetista de la Universidad de California, Davis. “Esto puede alterar la expresión de los genes que están involucrados en la enfermedad, y potencialmente proporcionar una cura, sin cambiar el ADN”.
A medida que las células adquieren nuevas identidades durante el desarrollo, el patrón de las etiquetas químicas en su ADN a menudo cambia. Estas alteraciones epigenéticas pueden decirle a una célula que se comporte como una célula hepática, por ejemplo, en lugar de una célula cerebral.
¿Podría este tratamiento “epigenético” controlar el colesterol? Después de más de una década de esfuerzo, los científicos descubrieron cómo modificar las herramientas de edición del genoma para modificar algunas marcas epigenéticas. Esto hace posible agregar un tipo de etiqueta química llamada grupo metilo al ADN en lugares precisos, por ejemplo, para desactivar un gen o eliminar grupos metilo de un punto del genoma para activar un gen.
Angelo Lombardo, investigador de terapia génica en el Instituto Científico San Raffaele en Milán, Italia, y sus colegas utilizaron moléculas llamadas proteínas de dedos de zinc que, al igual que el sistema CRISPR-Cas9, pueden diseñarse para unirse a secuencias específicas en el genoma. El equipo diseñó una proteína de dedos de zinc que podría unirse al gen PCSK9, que es el objetivo de varias terapias existentes para el colesterol alto. A continuación, los autores fusionaron sus proteínas de dedos de zinc con trozos de tres proteínas implicadas en la unión de grupos metilo al ADN. Ese cóctel de fragmentos se extrajo de un conjunto de proteínas que actúan durante el desarrollo embrionario, agregando grupos metilo para garantizar que las secuencias virales que acechan en el genoma, reliquias de infecciones pasadas, se silencien y permanezcan así durante toda la vida. La esperanza era que los efectos duraderos de esa edición epigenética natural se trasladaran al gen unido por la proteína del dedo de zinc que diseñaron los autores. Trabajando con ratones, el equipo utilizó este sistema para editar el gen Pcsk9. Los niveles de colesterol de los animales disminuyeron un mes después del tratamiento. Sus niveles de la proteína PCSK9 también disminuyeron, y se mantuvieron bajos durante los 330 días que los investigadores los rastrearon. Los efectos podrían durar más de un año.
Los resultados se sumarán al ya creciente entusiasmo por la edición epigenética. Más de diez empresas están enfocadas en el desarrollo de terapias de edición epigenética. Algunos han reportado efectos duraderos en monos, pero aún no han publicado sus hallazgos. Omega Therapeutics, una compañía en Cambridge, Massachusetts, está llevando a cabo un ensayo clínico de un editor epigenético que silencia MYC, un gen que es hiperactivo en muchos tipos de cáncer y que ha sido difícil de atacar con medicamentos convencionales. Reino Unido es el primer país en aprobar el tratamiento CRISPR para enfermedades.
El silenciamiento epigenético permanente mediante el uso de editores programables equipados con represores transcripcionales es muy prometedor para el tratamiento de enfermedades humanas. Sin embargo, para liberar todo su potencial terapéutico, se necesita una confirmación experimental del silenciamiento epigenético duradero después de la administración transitoria de editores in vivo. Con este fin, Martino Alfredo Cappelluti y colegas del San Raffaele Telethon Institute for Gene Therapy, IRCCS San Raffaele Scientific Institute, de Milán, optaron por Pcsk9, un gen expresado en los hepatocitos que está involucrado en la homeostasis del colesterol. El cribado in vitro de diferentes diseños de editores indicó que las proteínas de dedos de zinc eran la plataforma de unión al ADN de mejor rendimiento para el silenciamiento eficiente de Pcsk de ratón. Una sola administración de nanopartículas lipídicas cargadas con los ARNm de los editores redujo casi a la mitad los niveles circulantes de PCSK9 durante casi un año en ratones. En particular, el silenciamiento de Pcsk9 y las marcas represivas epigenéticas que lo acompañan también persistieron después de la regeneración hepática forzada, lo que corrobora aún más la heredabilidad del estado epigenético recién instalado. Las mejoras en el diseño de constructos dieron como resultado el desarrollo de una configuración todo en uno que denominaron represor transcripcional de ingeniería evolucionada (EvoETR). Este diseño, que se caracteriza por un alto perfil de especificidad, redujo aún más los niveles circulantes de PCSK9 en ratones con una eficiencia comparable a la obtenida a través de la edición génica convencional, pero sin causar roturas en el ADN. Este estudio sienta las bases para el desarrollo de terapias in vivo basadas en el silenciamiento epigenético.
Heidi Ledford. ‘Epigenetic’ editing cuts cholesterol in mice. Changes to chemical tags on DNA in mice dial down the activity of a gene without cuts to the genome. Nature. doi: https://doi.org/10.1038/d41586-024-00563-1
Cappelluti, M.A., Mollica Poeta, V., Valsoni, S. et al. Durable and efficient gene silencing in vivo by hit-and-run epigenome editing. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07087-8.
