Diseño racional de proteínas sintéticas utilizando un cribado CRISPR a escala genómica

Área de la Ciencia:

• Biología sintética
• Ingeniería genómica
• Ingeniería de proteínas

Sus antecedentes:

• El aprendizaje profundo ha avanzado en la predicción de la estructura de las proteínas, pero la comprensión de la función de las proteínas es crucial para el diseño de proteínas novedosas para tareas biológicas complejas.
• Las tecnologías actuales de edición genética enfrentan limitaciones en eficiencia y en la focalización de loci genómicos específicos.

Objetivo del estudio:

• Adoptar un enfoque centrado en la función para el diseño racional de proteínas sintéticas.
• Identificar proteínas nativas humanas que puedan mejorar la edición genética precisa.
• Desarrollar nuevos editores genómicos sintéticos (TruEditors) para mejorar la eficiencia y versatilidad de la edición genética.

Principales métodos:

• Se utilizó la activación CRISPR a escala genómica para sobreexpresar aproximadamente 19.000 proteínas humanas y medir su impacto en la reparación dirigida por homología (HDR).
• Las proteínas nativas con el mejor rendimiento se fusionaron con la nucleasa Cas9 para crear editores genómicos sintéticos (TruEditors).
• Se empleó proteómica de afinidad para investigar el mecanismo de acción de las proteínas sintéticas.

Principales resultados:

• Se identificaron más de 800 proteínas nativas humanas que promueven la reparación dirigida por homología.
• Se desarrollaron doce TruEditors únicos, que demuestran una mejora en la edición genética precisa en diversos tipos de células y loci genómicos.
• Los TruEditors administrados a través de ARNm mejoraron significativamente la inserción del receptor de antígeno quimérico (CAR) en células T humanas y mejoraron la edición precisa en células madre pluripotentes humanas.

Conclusiones:

• Las pantallas de sobreexpresión de proteínas en todo el genoma pueden guiar eficazmente el diseño racional de proteínas sintéticas para funciones biológicas específicas.
• Los TruEditors desarrollados representan un avance significativo en la tecnología de edición genética precisa.
• Este trabajo abre nuevas vías para la ingeniería de proteínas para realizar tareas biológicas complejas, con amplias implicaciones para la terapia génica y la medicina regenerativa.