Los cromosomas artificiales pueden transportar una gran cantidad de genes diseñados y se han propuesto como una tecnología alternativa para agregar o recodificar información genética en líneas celulares humanas. Los primeros estudios demostraron que cuando se introducían secuencias de centrómeros humanos junto con un gen marcador en líneas celulares, se formaban cromosomas artificiales estables. Sin embargo, los cromosomas artificiales humanos (HAC) formados de esta manera eran a menudo grandes mezclas concatenadas (unidas entre sí) del ADN introducido, lo que reducía su utilidad para la ingeniería genómica de precisión. Gambogi et al. describen un método sustancialmente mejorado que da como resultado HAC que son pequeños y estructuralmente bien definidos. Es probable que el trabajo revitalice los esfuerzos para diseñar cromosomas artificiales tanto en animales como en plantas.
Los cromosomas artificiales en bacterias y levaduras han servido durante mucho tiempo como vehículos que los biólogos sintéticos utilizan para escribir y reescribir genomas. Los sistemas de los mamíferos se han visto limitados por herramientas cromosómicas limitadas. Un cuarto de siglo después de que se desarrollaran los primeros cromosomas artificiales humanos (HAC), Gambogi et al. han desarrollado una solución a la multimerización incontrolada que acompañaba a las versiones anteriores. Su HAC tiene aproximadamente 750 kilobases, mucho más grande que los HAC anteriores y suficiente para albergar la cromatina multidominio en el centrómero necesaria para la herencia a través de divisiones celulares. Junto con metodologías optimizadas de administración celular, estos desarrollos proporcionan los medios para avanzar en la ingeniería cromosómica en mamíferos y muchos otros eucariotas.
Las metodologías de ensamblaje de ADN a gran escala subyacen a logros importantes en cromosomas de levadura en ciernes y procarióticos sintéticos. Mientras que las levaduras en ciernes controlan la herencia cromosómica a través de centrómeros definidos por una secuencia de ADN de aproximadamente 125 pares de bases, los mamíferos y muchos otros eucariotas utilizan centrómeros epigenéticos grandes. Aprovechar la epigenética del centrómero permite la formación de cromosomas artificiales humanos (HAC), pero no es suficiente para evitar la multimerización desenfrenada de la molécula de ADN inicial tras su introducción en las células. Los autores describen un enfoque que forma eficientemente HAC de copia única. Emplea una construcción de ~750 kilobase que es lo suficientemente grande como para albergar los distintos tipos de cromatina presentes en el centrómero interno y externo, obviando la necesidad de multimerizar. La entrega a células de mamíferos se agiliza empleando la fusión de esferoplastos de levadura. Estos avances permiten una ingeniería cromosómica fiel en el contexto de las células metazoarias.
C. Gambogi et al., Efficient formation of single-copy human artificial chromosomes. Science 383, 1344 (2024).
