Hace poco más de un año unos investigadores japoneses propusieron el uso de las herramientas CRISPR-Cas9 de edición genética para eliminar la copia extra del cromosoma 21 que identifica a las personas con síndrome de Down. Proponían cortar en más de 50 sitios específicos de una de las tres copias del cromosoma 21 en células derivadas de personas con síndrome de Down, para resolver experimentalmente la trisomía que define esta condición genética. El cromosoma troceado en más de 50 fragmentos sería incapaz de restaurarse y acabaría desapareciendo. Aquella propuesta terapéutica, evaluada solamente en células inducibles pluripotentes (iPS) y en fibroblastos derivados de personas con síndrome de Down, no estaba exenta de riesgos, dado que cada complejo CRISPR-Cas9 dirigido a detectar una secuencia genética específica podía también cortar en algún otro sitio del genoma, promoviendo cortes en otros cromosomas. Tampoco se trataba de una terapia al uso todavía. La propuesta planteaba un posible uso sobre células de un tejido u órgano determinado (p.e. el cerebro) para promover la desaparición del cromosoma 21 extra en algunas de ellas y así lograr, en el supuesto de que todo funcionara bien, detener el deterioro cognitivo.

Ahora, otros investigadores, estadounidenses, proponen una nueva posible terapia para personas con el síndrome de Down que pretende usar las herramientas CRISPR de otra manera. No para cortar cromosomas sino para silenciarlos. La nueva propuesta es elegante e innovadora y utiliza el gen XIST. Este gen, presente en el cromosoma X, codifica un ARN no codificante de gran tamaño y es el responsable (junto a otros genes) de promover la inactivación de uno de los dos cromosomas X (al azar) que debe ocurrir en las células de todas las hembras de mamífero (XX), y por supuesto también en la células de personas de sexo femenino (XX), durante el desarrollo embrionario. La idea es insertar el gen XIST en una de las copias extra del cromosoma 21, usando las herramientas CRISPR, para promover su inactivación, su silenciamiento. El resultado seguiría siendo una células trisómica, con tres copias del cromosoma 21, pero una de ellas estará totalmente silenciada, inactivada. De esta manera la célula se comportaría funcionalmente como diploide, con las dos copias del cromosoma 21 que tenemos la mayoría de laas personas.

Estos investigadores han tenido que optimizar el proceso de integración del gen XIST en uno de los tres cromosomas 21 aprovechando las sutiles diferencias genéticas existentes que permiten diferenciar las tres copias, dos de ellas provienen de uno de los progenitores (puede ser la madre o el padre) y la tercera proviene del otro progenitor. Se trata de inactivar una de las dos copias que se han heredado erróneamente de uno de los dos progenitores. La optimización del proceso es compleja e incluye unir la nucleasa Cas9 a una exonucleasa, una cuidadosa selección de los variaciones genéticas para seleccionar la mejor guía de ARN que dicte dónde debe integrarse el gen XIST en uno de los cromosomas 21, específicamente, y también aumentando el mecanismo de recombinación homóloga que permite insertar el gen XIST en la región deseada de uno de los tres cromosomas, y no en los otros dos. Todo encaminado a que el gen XIST se inserte en uno (y solo uno) de los tres cromosomas 21 (el supernumerario elegido) dejando intactos los otros dos.

No basta con integrar el gen XIST con una eficiencia elevada. La expresión de este gen, dado que promueve la inactivación del cromosoma en el que reside, debe ser cuidadosamente regulada, dado que se sabe que una expresión de este gen excesiva puede ser problemática y tóxica. Para ello los investigadores situaron un promotor inducible por tetraciclina para poder encender y apagar el gen XIST a voluntad, mediante la adición de análogos de este antibiótico, como la doxiciclina, a las células en cultivo, derivadas de una persona con síndrome de Down. Los resultados experimentales demostraron que con esta esta estrategia descendía significativamente la expresión de los genes situados en el cromosoma 21, dado que pasaban de funcionar a partir de tres cromosomas a ser expresados solo a partir de dos.

La estrategia, así contada, todavía está lejos de convertirse en algún tipo de terapia experimental para tratar a personas con síndrome de Down, en las que todas sus células son trisómicas. Los investigadores han visto que hay diferencias a la hora de trasladar este experimento a distintas células. No todas se modifican con la misma eficacia. También hay que tener en cuenta los efectos secundarios derivados del uso de CRISPR-Cas9, que puede acabar promoviendo cortes y/o la integración del gen XIST en otros cromosomas. Y finalmente, la estrategia actual necesita de muchos elementos para funcionar: una construcción génica que porte la nucleasa Cas9, otra que porte el (o los) ARN guía(s) usado(s), otra que porte las secuencias de homología que se usarán para dirigir la inserción en un lugar determinado de una de las tres copias del cromosoma 21, otra que porte la construcción necesaria para controlar la expresión de XIST de forma inducible con el sistema de la tetraciclina, etc. En estos momentos resulta impensable trasladar todas estas múltiples construcciones de forma eficiente a todas o a la mayoría de células de una persona con síndrome de Down. Los vectores virales habituales no permiten la introducción de tantas secuencias de ADN. Habría que acudir a estrategias no virales, a nanopartículas lipídicas (como las que se usaron en la vacuna contra la COVID-19) para acarrear tantas construcciones génicas como son necesarias. Habrá que optimizar el proceso, simplificar las construcciones, reducir el tamaño del gen XIST (actualmente han usado un tamaño de gen de 14,000 pares de bases) y otras modificaciones para poder transformar esta, por el momento, idea interesante e innovadora, probada de momento solo en algunas células en el laboratorio, en una futura terapia que sea segura y eficaz.