El desarrollo de instrumentos innovadores para realizar intervenciones más precisas y seguras en el ADN es una de las rutas más prometedoras para enfrentar enfermedades complejas y generar nuevos compuestos curativos. Desde la aparición de tecnologías como CRISPR/Cas9, la ingeniería genética ha progresado de forma continua, aunque todavía existen obstáculos en cuanto a exactitud, seguridad y rendimiento en diversos entornos biológicos.
Durante mucho tiempo, la edición genética en organismos de gran importancia como los hongos filamentosos resultó un desafío. Estos seres vivos, fundamentales tanto en el equilibrio ecológico como en numerosos procesos industriales, poseen una enorme capacidad para generar compuestos naturales, pero históricamente han quedado atrás en comparación con otras especies en lo que respecta a la modificación del genoma.
La gran incógnita era si sería factible trasladar los avances conseguidos en células animales y vegetales a estos hongos, mejorando la efectividad y la precisión del proceso.
Esa pregunta ha encontrado solución gracias a un equipo internacional liderado por la Universidad de Pensilvania, que consiguió desarrollar por primera vez una plataforma sólida de edición genética tipo prime editing en hongos filamentosos.
Esta nueva herramienta, llamada fPE7max, permite alterar de manera exacta el ADN de varias especies fúngicas con una eficacia cercana al 90%, posibilitando desde cambios de bases hasta inserciones o eliminaciones de material genético de gran tamaño. Los hallazgos de este avance fueron publicados en la revista Nature Biotechnology.
Un avance significativo en la modificación genética de hongos
La nueva plataforma, creada por Chunxiao Sun, Qiuyue Nie y sus colaboradores del Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular de la Universidad de Pensilvania, introduce la edición por prime editing —o edición de precisión— en organismos que antes mostraban resistencia a estas técnicas.
Según explicaron los científicos en el comunicado oficial de la institución, “fPE7max soporta múltiples tipos de edición, incluidas sustituciones de bases, pequeñas inserciones o deleciones definidas e incluso modificaciones de mayor tamaño”.
La edición por prime editing es una versión avanzada del sistema CRISPR, en la que una proteína de corte dirigida (Cas9 nickase) se une a una enzima transcriptasa inversa y a una guía de ARN programable. “Esta combinación permite reescribir secuencias específicas del genoma sin necesidad de cortar ambas hebras del ADN, lo que reduce significativamente los errores y las alteraciones no deseadas”, indicaron en el comunicado.
En concreto, fPE7max logró una eficiencia media de edición cercana al 90% en varios locus y especies de hongos filamentosos. “La plataforma también consiguió insertar fragmentos de hasta 1 kilobase (kb) y eliminar regiones de hasta 10 kb con alta precisión”, señalaron los responsables del estudio, destacando el potencial de la herramienta para aplicaciones a gran escala.
Repercusiones en biotecnología y medicina
El equipo empleó la nueva técnica para modificar regiones reguladoras de un gen llamado laeA, esencial para los procesos metabólicos y biosintéticos de los hongos.
Según describieron en el comunicado de prensa, “la perturbación de las regiones ascendentes del gen laeA permitió modular la producción metabólica en distintas especies”, lo que llevó al descubrimiento de rutas biosintéticas que antes estaban inactivas.
Del análisis metabolómico surgió la identificación de 18 compuestos, entre ellos ocho estructuras químicas nunca antes reportadas y tres con actividad citotóxica relevante. “Estos resultados demuestran que la edición de regiones no codificantes en el genoma de hongos puede activar rutas químicas ocultas”, indicaron los autores del artículo, abriendo nuevas posibilidades para el descubrimiento de medicamentos y agentes terapéuticos innovadores.
Más allá de las aplicaciones directas en la obtención de fármacos, la plataforma fPE7max se perfila como una herramienta clave para la ingeniería metabólica. Según se detalla en el estudio publicado en Nature Biotechnology, la nueva estrategia “permite modular redes regulatorias endógenas y acceder al repertorio químico de los hongos con precisión inédita”.
Perspectivas y próximos pasos
Para la comunidad científica, la llegada de la edición de precisión a los hongos filamentosos representa un cambio de paradigma. Tal como subrayaron los responsables en el comunicado de prensa, “fPE7max posibilita la ingeniería de genomas fúngicos de manera eficiente y controlada, abriendo la puerta a la síntesis de nuevas moléculas con aplicaciones en medicina, agricultura y biotecnología”.
El trabajo fue dirigido por Xue Gao, profesora en la Universidad de Pensilvania y directora del Center for Precision Engineering for Health, quien expresó en el comunicado: “La optimización de la edición por prime editing en hongos no solo facilita nuevas estrategias de ingeniería, sino que también revela la vastedad del potencial químico de estos organismos”.
De acuerdo al estudio, la plataforma está diseñada para ser adaptable a distintas especies y entornos de laboratorio. Además, toda la información técnica, análisis de datos y recursos metodológicos quedaron disponibles en repositorios abiertos, favoreciendo la replicabilidad y la expansión de la herramienta a nivel internacional, indicaron en el comunicado.
“Estos avances consolidan a los hongos como fuentes renovables de estructuras químicas novedosas y proporcionan a la biotecnología un instrumento robusto para explorar las fronteras del diseño genético”, concluyeron los investigadores en el comunicado de la Universidad de Pensilvania.
Fuente: Infobae
