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Desarrollan nuevo sistema CRISPR 3.0 para activación genética múltiple de alta eficiencia en plantas

crispr 3.0El nuevo sistema de activación de genes multiplexado permite de cuatro a seis veces la capacidad de activación de la tecnología CRISPR actual, con activación simultánea de hasta siete genes a la vez.

Universidad de Maryland / 24 de junio, 2021.- En un estudio en Nature Plants, Yiping Qi, profesor asociado de Ciencias Vegetales en la Universidad de Maryland (UMD), presenta un nuevo y mejorado sistema CRISPR 3.0 en plantas, enfocándose en la activación de genes en lugar de la edición tradicional de genes. Este sistema CRISPR de tercera generación se centra en la activación de genes multiplexados, lo que significa que puede potenciar la función de varios genes simultáneamente. Según los investigadores, este sistema cuenta con cuatro a seis veces la capacidad de activación de la tecnología CRISPR de vanguardia actual, lo que demuestra una alta precisión y eficiencia en hasta siete genes a la vez. Si bien CRISPR es más conocido por sus capacidades de edición de genes que pueden eliminar genes que son indeseables, activar genes para obtener funcionalidad es esencial para crear mejores plantas y cultivos para el futuro.

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«Si bien mi laboratorio ha producido sistemas para la edición de genes simultánea [edición multiplexada] antes, la edición se trata principalmente de generar pérdida de función para mejorar el cultivo», explica Qi. “Pero si lo piensas bien, esa estrategia es finita, porque no hay un sinfín de genes que puedas desactivar y de hecho ganar algo valioso. Lógicamente, es una forma muy limitada de diseñar y generar mejores rasgos, mientras que la planta ya puede haber evolucionado para tener diferentes vías, mecanismos de defensa y rasgos que solo necesitan un impulso. A través de la activación, realmente puede elevar las vías o mejorar la capacidad existente, incluso lograr una función novedosa. En lugar de cerrar las cosas, puede aprovechar la funcionalidad que ya existe en el genoma y mejorar lo que sabe que es útil «.

En su nuevo artículo, Qi y su equipo validaron el sistema CRISPR 3.0 en arroz, tomates y Arabidopsis (la especie de planta modelo más popular). El equipo demostró que se pueden activar simultáneamente muchos tipos de genes, incluida una floración más rápida para acelerar el proceso de mejoramiento. Pero esta es solo una de las muchas ventajas de la activación multiplexada, dice Qi.

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“Tener un proceso mucho más optimizado para la activación multiplexada puede proporcionar avances significativos. Por ejemplo, esperamos utilizar esta tecnología para analizar el genoma de manera más eficaz y eficiente en busca de genes que puedan ayudar en la lucha contra el cambio climático y el hambre en el mundo. Podemos diseñar, adaptar y rastrear la activación de genes con este nuevo sistema a mayor escala para detectar genes de importancia, y eso será muy útil para el descubrimiento y la ciencia traslacional en plantas”.

Dado que CRISPR generalmente se considera como «tijeras moleculares» que pueden cortar el ADN, este sistema de activación utiliza CRISPR-Cas9 desactivado que solo puede unirse. Sin la capacidad de cortar, el sistema puede concentrarse en reclutar proteínas de activación para genes específicos de interés al unirse a ciertos segmentos de ADN. Qi también probó su variante SpRY de CRISPR-Cas9 que amplía enormemente el alcance de lo que se puede apuntar para la activación, así como una forma desactivada de su reciente sistema CRISPR-Cas12b para mostrar versatilidad en todos los sistemas CRISPR. Esto muestra el gran potencial de expansión para la activación multiplexada, que puede cambiar la forma en que funciona la ingeniería del genoma.

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«La gente siempre habla de cómo las personas tienen potencial si puedes nutrir y promover sus talentos naturales», dice Qi. “Esta tecnología es emocionante para mí porque estamos promoviendo lo mismo en las plantas: ¿cómo se puede promover su potencial para ayudar a las plantas a hacer más con sus capacidades naturales? Eso es lo que puede hacer la activación de genes multiplexados, y nos brinda muchas nuevas oportunidades para el potenciamiento y mejoramiento de cultivos ”.

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