El potencial de los ensayos de diagnóstico basados ​​en CRISPR y las modalidades de tratamiento contra COVID-19

En su artículo de revisión recientemente publicado sobre Revista India de Bioquímica ClínicaEn este artículo, un grupo de autores analiza los ensayos de diagnóstico basados ​​en CRISPR disponibles actualmente y los próximos, así como la posibilidad de utilizar el sistema CRISPR / Cas como un tratamiento destacado o una estrategia preventiva en la lucha contra la enfermedad del coronavirus 2019 (COVID-19 ).

La pandemia de COVID-19 sin cambios es causada por el síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2), un nuevo miembro del betacoronavirus ya conocido que exhibe una similitud genética del 79% con el virus original del SARS-CoV (como se muestra). secuenciación metagenómica de próxima generación).

Hemos dejado este creciente número de casos y muertes, a pesar de las vacunas ampliamente disponibles en nuestro arsenal, para buscar herramientas y métodos para métodos de detección rápidos, confiables y económicos, por un lado, y estrategias de tratamiento nuevas y mejoradas, por el otro.

En lo que respecta al enfoque diagnóstico, la reacción de secuenciación de transcripción inversa (RT-PCR) que se utiliza actualmente tiene un beneficio indiscutible pero algunas limitaciones. Además, en términos de tratamiento, Remsfer es el único agente antiviral totalmente aprobado para tratar COVID-19, pero se ha debatido su beneficio.

Las nuevas herramientas de diagnóstico, que se basan en el sistema Cas (CRISPR-Cas) repetidas / Cas alternadas y combinadas regularmente, pueden ser nuestra respuesta a este problema. Este complejo sistema se identificó inicialmente en bacterias, ya que proporcionaba una protección innata contra la invasión viral; Hoy en día, sigue logrando importantes avances en tecnología molecular junto con nuevas herramientas de edición del genoma.

¿Cómo funcionan los métodos de diagnóstico / tratamiento basados ​​en CRISPR?

Actualmente, las herramientas de modificación del genoma se pueden agrupar en sistemas experimentales en cuatro clases: nuclasas, transductores / recombinasas, editores primarios y editores primarios. El sistema CRISPR-Cas antes mencionado incluye ADN y ARN dirigidos a nuclasas como enzimas Cas9 y Cas13, respectivamente.

En resumen, los métodos de diagnóstico basados ​​en CRISPR se basan principalmente en la noción de que los ácidos nucleicos son biomarcadores valiosos para diversas enfermedades. Esto se logra identificando secuencias específicas asociadas con el virus infeccioso. Luego, el ARN de guía única acoplado a la nucleasa Cas puede escindir un objetivo específicamente para generar una señal legible.

La especificidad relativamente alta de los objetivos de ARN piloto único permite que el sistema CRISPR distinga diferentes cepas de virus. Otro aspecto ventajoso de esta tecnología es el uso de reactivos simples y dispositivos POC (por ejemplo, el uso de ensayos de flujo lateral de papel).

Enfoques de diagnóstico avanzado con CRISPR / Cas

Dos métodos basados ​​en CRISPR pueden servir como plataformas de diagnóstico potenciales para el SARS-CoV-2: el método CRISPR Trans Reporter (DETECTR) dirigido a la ADN nucleasa y el método de apertura del reportero enzimático (SHERLOCK). Lo más importante es que los protocolos establecidos explícitamente para detectar el SARS-CoV-2 se pueden realizar de forma económica en una hora (o incluso menos).

Para superar los obstáculos de las pruebas basadas en RT-PCR en tiempo real, se desarrolló la amplificación isotérmica con la tecnología CRISPR-Cas12 DETECTR para la detección rápida de SARS-CoV-2 en muestras clínicas (es decir, en 30 o 40 minutos). Más específicamente, el método DETECTR tiene como objetivo detectar la presencia de variantes del gen de la nucleocápside (N) y de la envoltura (E) del SARS-CoV-2.

Por tanto, se obtiene un resultado positivo si se detectan ambos genes y se mejora la técnica para excluir falsos positivos resultantes de los coronavirus relacionados. Además, el tiempo necesario para desarrollar y validar la prueba DETECTR reveló que esta tecnología se puede movilizar rápidamente para diagnosticar otras infecciones virales zoonóticas emergentes.

Avances en el tratamiento de COVID-19

Los investigadores adoptaron rápidamente el mecanismo CRISPR-Cas como una estrategia de tratamiento viable para modificar anomalías genéticas en células humanas como método para tratar enfermedades o como herramienta indispensable en biología química. Dado que confiere inmunidad protectora frente a patógenos invasores (como los fagos), su uso como posible tratamiento antivírico ha surgido desde el principio.

Por supuesto, recientemente, se ha explorado la aplicación de CRISPR / Cas13 contra objetivos potenciales en el genoma viral del SARS-CoV-2. Varias proteínas estructurales, no estructurales y accesorias del virus, que pueden ser atacadas por el sistema CRISPR / Cas13, han sido evaluadas con mayor precisión, sensibilidad y especificidad.

Un inconveniente de esta estrategia es el potencial de mutaciones en el sitio diana del ARN CRISPR, lo que puede reducir su eficacia ya que los virus tienden a modificar sus secuencias en respuesta al tratamiento proporcionado. Sin embargo, un cambio directo en la secuencia de ARN CRISPR podría resolver este problema y abrir aún más la puerta para diseñar herramientas contra otros virus.

En conclusión, el sistema CRISPR-Cas es muy prometedor tanto en el diagnóstico como en el tratamiento de COVID-19 y también puede cambiar el curso del diagnóstico molecular y la medicina de precisión. Actualmente, se necesita más investigación para aprovechar al máximo su potencial contra el SARS-CoV-2 y otras posibles amenazas virales.