Enzima CRISPR multiplica por 100 su sensibilidad en laboratorio

Los científicos llevan mucho tiempo utilizando CRISPR, la herramienta de edición genética, para realizar cambios precisos en el ADN. Su pariente Cas13a trabaja sobre otra cosa: el ARN, el material genético que transportan virus como el VIH. En la Universidad Rice, un equipo ha conseguido ahora que Cas13a sea 100 veces más sensible, en pruebas de laboratorio, para detectar ese ARN. El trabajo está dirigido por el profesor asociado Yang Gao y por el estudiante de posgrado Seye Oladeji, primer autor del estudio publicado en Cell Chemical Biology.

El problema que se propusieron resolver es muy conocido en diagnóstico. Una prueba de detección utiliza una enzima que se une a una hebra objetivo de ARN y luego produce una señal, como un cambio de color, que una persona o una máquina puede leer. La mayoría de estos ensayos necesitan condiciones exigentes para generar esa señal. La versión de partida de Cas13a soportaba esas condiciones, pero no detectaba cantidades muy pequeñas del objetivo. El ideal que Oladeji ha planteado es una prueba capaz de detectar hasta una sola hebra de ARN por microlitro, más o menos una gota de sangre. La enzima de partida estaba muy lejos de ese umbral.

La solución empezó por la forma de la proteína. Cas13a se mueve mucho cuando se une a su objetivo, lo que dificulta captar su estructura con detalle. Oladeji diseñó un método para sujetar la enzima y su objetivo de ARN el tiempo suficiente como para resolverla. Con la estructura en la mano, el equipo eligió dos regiones candidatas y las probó en el laboratorio. Modificar ambas hizo que la enzima fuera demasiado sensible, de modo que emitía una señal incluso sin el objetivo. Modificar solo una elevó la sensibilidad 100 veces, sin pérdida de estabilidad. La enzima modificada se probó después con una muestra sintética y no infecciosa de VIH, donde logró la misma mejora de 100 veces.

Lo que cambia para el diagnóstico es que el objetivo de la detección puede intercambiarse. La enzima va unida a una secuencia guía, y esa guía es fácil de reprogramar. El equipo afirma que la misma enzima podría dirigirse al SARS-CoV-2, la gripe, el ébola, el zika, el virus respiratorio sincitial o el virus de la hepatitis C. Gao sostiene que la enzima en sí es la parte crítica, y que la versión de su equipo está «optimizada para ensayos de detección de ARN sensibles y estables», que podrían usarse en pruebas comerciales como RT-qPCR y de flujo lateral. Son formulaciones condicionales, y el estudio no prueba ninguno de estos usos. Los investigadores no ofrecen ningún calendario, y los resultados obtenidos hasta ahora proceden de muestras de laboratorio, no de pacientes ni de entornos reales. Para una clínica o un laboratorio de análisis de agua, la ventaja práctica solo llegará cuando la enzima se integre en un kit comercial y se contraste con muestras reales.