El origen y la historia de fondo:
Las repeticiones palindrómicas cortas agrupadas regularmente interespaciadas, o "CRISPR" (pronunciado "nítido"), son un mecanismo de defensa bacteriana que sirve como base para la técnica de edición del genoma CRISPR-Cas9. El término "CRISPR" o "CRISPR-Cas9" se utiliza con frecuencia de manera informal en el campo de la ingeniería genómica para referirse a los numerosos sistemas CRISPR-Cas9 y -CPF1 (y otros) que pueden programarse para apuntar a tramos de código genético particulares y editar ADN en ubicaciones precisas, así como para otros usos, como el desarrollo de nuevas herramientas de diagnóstico. Estas tecnologías permiten la modificación permanente de genes en células vivas y animales. En el futuro, podría permitir corregir mutaciones específicas en el genoma humano para tratar enfermedades con causas genéticas.
Los investigadores nunca imaginaron poder cambiar el código genético de las células vivas con tanta rapidez y facilidad. CRISPR, que funciona como unas tijeras para eliminar, insertar o editar con precisión fragmentos específicos de ADN dentro de las células, lo hace posible. Esta revolucionaria herramienta de edición de genes se descubrió como un proyecto paralelo impulsado por la curiosidad sobre cómo las bacterias luchan contra los virus. Dres. Jennifer Doudna y Emmanuelle Charpentier recibieron el Premio Nobel de Medicina en 2020 por su trabajo sobre CRISPR. Hace un año, comenzó el primer ensayo clínico en EE. UU. de inmunoterapia contra el cáncer elaborada con CRISPR, y se están realizando más investigaciones sobre tratamientos contra el cáncer elaborados con CRISPR. Además, se están iniciando ensayos para probar CRISPR directamente en el cuerpo. Si bien CRISPR cambia las reglas del juego, tiene limitaciones y el debate sobre la ética de la edición de genes continúa. Pero una cosa es segura: CRISPR es una herramienta potente que tiene el potencial de hacer avanzar significativamente la investigación del cáncer y más allá.
En los últimos diez años, CRISPR ha evolucionado de un acrónimo a un verbo que ha cambiado por completo la forma en que se lleva a cabo la investigación biomédica y cómo se estudian todos los elementos de la biología celular. En el estudio del cáncer, CRISPR y métodos relacionados han abierto una ventana a cuestiones que alguna vez fueron insuperables en nuestro conocimiento del genoma no codificante, la heterogeneidad tumoral y la biología del cáncer. También han revelado nueva información sobre vulnerabilidades terapéuticas. CRISPR/Cas9 se puede utilizar en la investigación del cáncer para modificar genomas e investigar los mecanismos de carcinogénesis y desarrollo porque las alteraciones genómicas en las células tumorales causan cáncer. Con resultados impresionantes, el sistema CRISPR/Cas9 se ha utilizado con mayor frecuencia en los últimos años en la investigación y el tratamiento del cáncer.
Data Bridge Market Research analiza una tasa de crecimiento en el mercado global de repeticiones palindrómicas cortas agrupadas regularmente intercaladas (CRISPR) en el período de pronóstico 2022-2029. La tasa compuesta anual esperada del mercado mundial de biopsias de médula ósea tiende a rondar el 10,7% en el período de previsión mencionado. El mercado estaba valorado en 762,39 millones de dólares en 2021 y crecería hasta 1719,33 millones de dólares en 2029. América del Norte es la región dominante debido a las influyentes oportunidades de una creciente inclinación en las empresas biotecnológicas y farmacéuticas.
Para saber más sobre el estudio, visite: https://www.databridgemarketresearch.com/es/reports/global-clustered-regularly-interspersed-short-palindromic-repeats-crispr-market
CRISPR: una tecnología que surgió en 2013
La conveniencia que ofrece CRISPR la ha convertido en una tecnología dominante en el cáncer y en estudios clínicos y biológicos. Los científicos han estado buscando una técnica sencilla para revertir estas alteraciones modificando el ADN desde que descubrieron que las mutaciones en el ADN son la causa fundamental del cáncer. Aunque a lo largo de los años se han creado muchas técnicas de edición de genes, ninguna ha cumplido los criterios de una tecnología rápida, sencilla y asequible. Pero en 2013, varios estudios revelaron que una herramienta de edición de genes conocida como CRISPR podría modificar el ADN de las células humanas como un par de tijeras simples y finamente afinadas. La nueva tecnología ha cambiado drásticamente lo que es posible y lo que es imposible en la comunidad científica. Los investigadores del cáncer aprovecharon la posibilidad de emplear CRISPR tan pronto como apareció en los estantes y congeladores de los laboratorios de todo el mundo.
CRISPR se inspiró en la naturaleza, al igual que muchos otros descubrimientos en ciencia y salud. En este caso, el concepto se tomó de un sencillo mecanismo de defensa en algunas criaturas, como las bacterias. Estos microorganismos toman fragmentos del ADN del intruso y los almacenan como segmentos conocidos como CRISPR, o repeticiones palindrómicas cortas intercaladas regularmente, para defenderse contra invasores como los virus. Estos fragmentos de ADN (convertidos en breves fragmentos de ARN) ayudan a una enzima llamada Cas a localizar y cortar el ADN del invasor si el mismo germen intenta atacar nuevamente.
Cuando se descubrió este mecanismo de defensa, los investigadores se dieron cuenta de que podría utilizarse como una herramienta flexible de edición de genes. Múltiples grupos adaptaron con éxito el método para alterar casi cualquier región del ADN en unos pocos años, inicialmente en las células de otras bacterias y finalmente en células humanas. Dos componentes clave componen la herramienta CRISPR en el laboratorio: un ARN guía y una enzima cortadora de ADN, generalmente Cas9. Los científicos crean el ARN guía para reflejar el ADN del gen que se va a alterar (llamado objetivo). De acuerdo con su nombre, el ARN guía se asocia con Cas y dirige a Cas hacia el objetivo. Cas corta el ADN del gen objetivo cuando el ARN guía y el ADN se alinean.
Dependiendo de la herramienta CRISPR que se utilice, el siguiente paso varía. En casos raros, el ADN del gen objetivo se daña durante la reparación, lo que deja al gen inactivo. Otras variantes de CRISPR permiten una edición genética más precisa, como agregar un nuevo segmento de ADN o modificar una sola letra de ADN. Además, los investigadores han utilizado CRISPR para encontrar objetivos particulares como el ARN de las células cancerosas y el ADN de los virus que causan cáncer. CRISPR se ha utilizado más recientemente como prueba experimental para encontrar el nuevo coronavirus. Pero la pregunta es, ¿Cómo se compara CRISPR con otras herramientas de edición del genoma?
Otros métodos de edición del genoma actualmente en uso están siendo reemplazados por CRISPR-Cas9, que está demostrando ser más eficaz y adaptable. A diferencia de otras herramientas, el sistema CRISPR-Cas9 no requiere emparejamiento con enzimas de escisión separadas porque es capaz de cortar cadenas de ADN por sí solo. Además, se pueden emparejar rápidamente con secuencias de ARN "guía" (ARNg) personalizadas que los dirigirán a sus objetivos de ADN. Estas secuencias de ARNg se han producido previamente por decenas de miles y están disponibles para la comunidad científica. Otra característica que distingue a CRISPR-Cas9 de otras técnicas de edición de genes es su capacidad para atacar numerosos genes simultáneamente.
En la Universidad de Pensilvania, el primer ensayo que prueba un medicamento contra el cáncer creado con CRISPR en Estados Unidos comenzó en 2019. La investigación, que el NCI apoya parcialmente, examina una especie de inmunoterapia en la que las propias células inmunitarias del paciente se modifican genéticamente para obtener más "ver" y erradicar eficazmente su cáncer. Como parte de la terapia, se realizan cuatro alteraciones genéticas en las células T, células inmunes con la capacidad de erradicar el cáncer.
En primer lugar, la inclusión de un gen sintético dota a las células T de una proteína con forma de garra (denominada receptor) que puede "ver" la sustancia química NY-ESO-1 en algunas células cancerosas. Luego, se eliminan tres genes utilizando CRISPR, dos de los cuales pueden interferir con el receptor NY-ESO-1 y uno de los cuales perjudica la capacidad de las células para combatir el cáncer. Se produjeron grandes cantidades del producto final, también conocido como células T NYCE, antes de introducirlo en los pacientes. Este estudio se propuso determinar la seguridad de la terapia elaborada con CRISPR. Se realizaron pruebas a dos pacientes con mieloma múltiple avanzado y uno con sarcoma metastásico. El objetivo de la terapia con células T, NY-ESO-1, estaba presente en los tumores de los tres pacientes.
La investigación inicial apunta a la seguridad del tratamiento. Hubo algunos efectos secundarios, pero los investigadores concluyeron que probablemente fueron provocados por la quimioterapia que los pacientes habían recibido anteriormente. No hubo pruebas de que las células editadas con CRISPR desencadenaran una respuesta inmunológica.
Las cuatro modificaciones genéticas objetivo estaban presentes en apenas aproximadamente el 10% de las células T empleadas en la terapia. Además, las células editadas de los tres pacientes contenían alteraciones fuera del objetivo. El Dr. Stadtmauer observó que ninguna de las células editadas fuera del objetivo se expandió de una manera que sugiriera que se habían convertido en cáncer. Los cánceres de los pacientes apenas cambiaron como resultado del tratamiento. Los tumores de dos pacientes, uno con mieloma múltiple y el otro con sarcoma, dejaron de crecer durante un período antes de comenzar de nuevo. Para el tercer paciente, el procedimiento no tuvo ningún efecto.
Limitaciones de CRISPR
CRISPR se ha convertido en el método preferido por los investigadores del cáncer debido a sus ventajas sobre otras técnicas de edición de genes. También hay optimismo en que será útil en el tratamiento del cáncer. Pero CRISPR tiene defectos y, debido a estos inconvenientes, muchos científicos dudan en utilizarlo en humanos.
Fig: Limitaciones de CRISPR
- Edición fuera del objetivo La edición fuera del objetivo, o cuando CRISPR realiza cortes de ADN fuera del gen objetivo, es un grave inconveniente. Como sucedió en un estudio de terapia genética realizado en 2002, a los científicos les preocupa que tales cambios inadvertidos puedan ser perjudiciales y posiblemente causar que las células se vuelvan malignas. Existe cierta preocupación de que [CRISPR] pueda provocar cáncer si comienza a dañar regiones aleatorias del genoma y hace que la célula comience a ensamblar cosas de maneras extrañas. Sin embargo, los investigadores han aumentado la capacidad de CRISPR para cortar selectivamente el objetivo deseado modificando las arquitecturas de Cas y ARN guía.
- Procedimiento complejo- El desafío de introducir los componentes CRISPR en las células es otra posible barrera. Cooptar un virus para que lleve a cabo la tarea es el método más popular para hacerlo. El virus ha sido alterado para contener ARN guía y genes Cas en lugar de genes que causan enfermedades. Una cosa es introducir CRISPR en células cultivadas en laboratorio, pero otra muy distinta hacerlo en células del cuerpo humano. Algunos virus portadores de CRISPR pueden infectar varios tipos de células, por lo que podrían, por ejemplo, modificar las células musculares mientras que el objetivo previsto son las células del hígado. Los investigadores están estudiando varias estrategias para administrar CRISPR con precisión a células u órganos concretos del cuerpo humano. Algunos están probando virus que afectan únicamente a un órgano, como el hígado o el cerebro. Otros han producido objetos minúsculos conocidos como nanocápsulas cuyo objetivo es administrar elementos CRISPR a células concretas.
- El sistema inmunológico se frena También existen preocupaciones sobre cómo responderá el cuerpo, particularmente el sistema inmunológico, a los virus que transportan CRISPR o a los propios componentes de CRISPR, porque CRISPR se ha probado recientemente en humanos. A algunas personas les preocupa que el sistema inmunológico pueda destruir las células editadas con CRISPR si ataca a Cas, una enzima bacteriana extraña al cuerpo humano. Un paciente falleció hace veinte años como resultado del enorme ataque de su sistema inmunológico contra los virus que llevaban la terapia genética que había recibido. Por otro lado, las estrategias más nuevas basadas en CRISPR se basan en virus que parecen ser más seguros que los utilizados en tratamientos genéticos anteriores.
- Edición de accidentes en el cuerpo. Otro problema importante es que la alteración de las células corporales podría alterar involuntariamente los espermatozoides o los óvulos, que pueden transmitirse a las generaciones siguientes. Sin embargo, en prácticamente todos los experimentos CRISPR actuales en humanos, las células de los pacientes se toman y modifican fuera de sus cuerpos. Dado que puede regularse con mayor precisión que intentar modificar las células del interior del cuerpo, se cree que el método "ex vivo" es más seguro. Sin embargo, un estudio en curso está explorando la edición de genes CRISPR directamente en los ojos de personas con amaurosis congénita de Leber, un trastorno hereditario que causa ceguera.
La conclusión y el futuro:
CRISPR, que se pronuncia "más nítido", es una herramienta de edición de genes y tratamiento del cáncer de vanguardia que repara el ADN dañado cortándolo y pegándolo. Los cortes en el ADN pueden desactivar genes particulares, eliminar mutaciones que causan cáncer o resolver un problema de producción. El fabricante de medicamentos AbbVie y Caribou Biosciences declararon en febrero de 2021 que emplearían CRISPR para mejorar la terapia de células T con CAR, que modifica genéticamente las células T (glóbulos blancos) de un paciente para combatir el cáncer. Se necesitan meses, no uno o dos años, para que la edición de genes CRISPR altere genéticamente las células T, lo que la convierte en una nueva tecnología potencial para el tratamiento del cáncer. Como resultado, los pacientes pueden recibir el tratamiento considerablemente más rápido.
La medicina genética tiene un potencial innovador. La modificación de secuencias específicas de ADN puede cambiar la forma en que su cuerpo combate el cáncer. Esta tecnología puede dar esperanza a los pacientes al aumentar la especificidad del tratamiento y reducir la posibilidad de recurrencia del cáncer. Los científicos pueden eliminar genes de resistencia a los medicamentos del ADN tumoral. Como resultado, la quimioterapia sería más eficaz y podría evitar que las mutaciones se conviertan en neoplasias malignas agresivas, mejorando la calidad de vida de los pacientes con cáncer. Los médicos también podrían utilizar la tecnología CRISPR para eliminar el gen que causa el cáncer y detectar anomalías en el ADN de alto riesgo en los pacientes. En 2019 se iniciaron los estudios clínicos iniciales sobre el cáncer basados en CRISPR. Se concentraron en mejorar las terapias actuales contra el cáncer de pulmón, incluida la quimioterapia.
CRISPR permite a los investigadores modificar el ADN para mejorar las opciones de tratamiento del cáncer o prevenir el cáncer. En el futuro, gracias a la expansión de la medicina genética, serán posibles opciones de tratamiento más individualizadas y un mejor pronóstico para los pacientes con cáncer. Ya hay ensayos clínicos en curso para más terapias contra el cáncer creadas con CRISPR. Los tratamientos de células T con CAR diseñados con CRISPR son un tipo adicional de inmunoterapia que se está probando en algunos ensayos. Una empresa, por ejemplo, está probando células CAR T diseñadas con CRISPR en pacientes con mieloma múltiple y neoplasias malignas de células B.
En cuanto a todas las posibles aplicaciones de CRISPR en la investigación y el tratamiento del cáncer, todavía quedan muchas preguntas sin respuesta. Pero una cosa es segura: la industria se está desarrollando muy rápidamente y continuamente surgen nuevos usos para la tecnología.
La detección y diagnóstico global del gen CRISPR es de apoyo y tiene como objetivo reducir la gravedad de los síntomas. Data Bridge Market Research analiza que el mercado de diagnóstico y detección de genes CRISPR crecerá a una tasa compuesta anual del 19,5% de 2022 a 2029. El mercado de diagnóstico y detección de genes CRISPR está segmentado en función de seis segmentos: clase, productos y servicios, aplicación, flujo de trabajo, usuario final y canal de distribución.
Para saber más sobre el estudio, visite: https://www.databridgemarketresearch.com/es/reports/global-crispr-gene-detection-and-diagnostic-market
