El sistema CRISPR es una poderosa herramienta para la ingeniería genética, pero también tiene sus limitaciones. Ahora, los científicos han descubierto casi 200 nuevos sistemas CRISPR en el hábitat nativo de la bacteria y han descubierto que algunos de ellos pueden editar células humanas con mayor precisión que los sistemas existentes.

La herramienta de edición de genes CRISPR-Cas9 es uno de los desarrollos científicos más importantes de la última década y le valió a su descubridor el Premio Nobel de Química. Los científicos pueden usarlo para realizar una edición eficiente de cortar y pegar de células humanas, tratando potencialmente una amplia gama de enfermedades, además de mejorar cultivos, controlar plagas y manipular bacterias.

El sistema implica un ARN guía que se dirige a un segmento de ADN, como uno que causa una enfermedad, y luego utiliza una enzima (generalmente Cas9) para cortar la secuencia y reemplazarla con algo más beneficioso. Más recientemente, se han desarrollado alternativas a Cas9 con propiedades adicionales, incluida una mayor precisión o un mayor alcance de edición.

Ahora, la familia tiene el potencial de crecer aún más. Investigadores del Broad Institute, el MIT y los Institutos Nacionales de Salud (NIH) utilizaron un algoritmo para encontrar nuevos sistemas CRISPR. En la naturaleza, CRISPR es una herramienta de autodefensa utilizada por las bacterias, por lo que el equipo investigó tres bases de datos de bacterias que se encuentran en entornos tan diversos como lagos antárticos, bodegas y saliva de perro. En este caso, el equipo configuró el algoritmo para buscar genes asociados con CRISPR.

En cuestión de semanas, el sistema identificó miles de sistemas CRISPR, incluidos 188 previamente desconocidos para la ciencia. En pruebas de laboratorio, demostraron una variedad de capacidades que se dividen en categorías tanto conocidas como completamente nuevas.

Varios de ellos son sistemas CRISPR tipo I y sus secuencias de ARN guía son más largas que Cas9. Esto significa que se pueden seleccionar con mayor precisión, lo que reduce el riesgo de edición fuera del objetivo, uno de los principales problemas de la edición de genes CRISPR. En las pruebas, se descubrió que dos de los sistemas Tipo I eran capaces de editar células humanas, y su tamaño debería permitir que se entreguen en el mismo embalaje que se utiliza actualmente para CRISPR-Cas9.

Otro sistema de tipo I muestra la llamada "actividad colateral", que descompone el ácido nucleico después de unirse al objetivo. Este mecanismo se ha utilizado anteriormente en herramientas de diagnóstico como SHERLOCK para identificar enfermedades a partir de muestras con una sola molécula de ADN o ARN.

La investigación también identificó un sistema de tipo VII para ARN que podría desbloquear una variedad de nuevas herramientas mediante la edición de ARN. Se pueden utilizar otros sistemas para registrar el momento de expresión de ciertos genes o como sensores de actividad celular.

Esta investigación no sólo amplía enormemente el campo de posibles herramientas de edición de genes, sino que también muestra que la exploración de ecosistemas microbianos en entornos crípticos podría aportar beneficios potenciales a los humanos.

Soumya Kannan, coprimer autor del estudio, dijo: "Algunos de estos sistemas microbianos sólo se han encontrado en el agua de las minas de carbón. Si no fuera por el interés de alguien, es posible que nunca hubiéramos visto estos sistemas. Ampliar la diversidad de muestreo es muy importante para continuar ampliando la diversidad que encontramos".

La investigación fue publicada en la revista Science.