Aplicación de la nanobiotecnología con el sistema CRISPR-cas

Palabras clave: Biotecnología, ADN recombinante, proteínas asociadas a CRISPR, memoria inmunológica, ingeniería genética, Biotechnology, DNA, recombinant, CRISPR-associated proteins, immunologic memory, genetic engineering

Resumen

Introducción: La nanobiotecnología y la biología sintética son ciencias que impactan en la actualidad con el lanzamiento de aplicaciones innovadoras y beneficiosas para el ser humano, estas ciencias se han fusionado para fabricar nuevos componentes para la construcción de células totalmente artificiales y la creación de biomoléculas sintéticas. Objetivo: Conocer las aplicaciones de la nanobiotecnología relacionadas con el uso del sistema CRISPR/Cas en el almacenamiento de información en el ADN bacteriano y alternativas terapéuticas. Materiales y métodos: Se realizó una revisión bibliográfica sobre las principales aplicaciones de la nanobiotecnología, en las bases de datos ScienceDirect, SciELO, PubMed y en revistas como: Nature biotechnology, Biochemistry, Science y Journal Microbiology. Resultados: La revisión de literatura describe y analiza las nuevas aplicaciones nanobiotecnológicas utilizadas para escribir información en el código genético de las células bacterianas, en el que se emplean el sistema basado en repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas (CRISPR/Cas) y la producción de ADN sintético, así como las alternativas terapéuticas relacionadas con la terapia génica. Conclusión: Entre las aplicaciones nanobiotecnológicas se han demostrado dos métodos para grabar información en el ADN de células bacterianas, de Escherichia coli y Sulfolobus tokodai vinculados con el empleo del sistema CRISPR/Cas y la producción de ADN sintético, así como el uso del CRISPR/Cas en la terapia génica y celular.

Descargas

La descarga de datos todavía no está disponible.

Biografía del autor/a

Liceth Xiomara Sáenz-Castiblanco, Grupo de Investigación Bacteriología y Laboratorio Clínico, Universidad de Boyacá. Tunja, Colombia
Boyacá
Maritza Angarita-Merchán, Grupo de Investigación Bacteriología y Laboratorio Clínico, Universidad de Boyacá. Tunja, Colombia
Boyacá
Diana Paola Lopez-Velandia, Grupo de Investigación Bacteriología y Laboratorio Clínico, Universidad de Boyacá. Tunja, Colombia
Boyaca

Referencias

Pájaro-Castro N, Olivero-Verbel J, Redondo-Padilla J. Nanotecnología aplicada a la medicina. Revista Científica Guillermo de Ockham. 2013;11(1):125-1.

Bernal CPJ, Salazar XJN, Edison J, Oliveros B, editors. Biología sintética: aplicaciones y dilemas éticos. III Congreso Internacional de la REDBIOÉTICA UNESCO para América Latina y el Caribe Bioética en un continente de exclusión: de la reflexión a la acción; 2010.

Buldú JM, Wagemakers A, Sanjuán MA, Coloma A, de Luís O. Redes genéticas sintéticas: de lo simple a lo complejo. Revista española de física. 2007;21(3):10-6.

Faria-Tischer PC, Tischer CA. Nanobiotechnology: platform technology for biomaterials and biological applications the nanostructures. Biochem. Biotechnol. Rep. [Internet] 2012. [cited 2016 jul 7];1(1):32-53. Available from: https://www.researchgate.net/profile/Cesar_Tischer/publication/282287728_13190-53058-1-PB/links/560a857d08ae4d86bb139554.pdf

Britto FM, Castro GR. Nanotecnología, hacia un nuevo portal científico-tecnológico. Revista Química Viva. 2012;11(3):171.

Quadros ME, Pierson IVR, Tulve NS, Willis R, Rogers K, Thomas TA, et al. Release of silver from nanotechnology-based consumer products for children. Environmental science & technology. 2013;47(15):8894-901.

Mejias-Sánchez Y, Cabrera-Cruz N, Toledo-Fernández AM, Duany-Machado OJ. La nanotecnología y sus posibilidades de aplicación en el campo científico-tecnológico. Revista Cubana de Salud Pública. 2009;35(3):1-9.

Gutiérrez BJA, Meléndez AL, Liñan CYR, López DAL. La nanotecnología a 40 años de su aparición: Logros y tendencias. Ingenierías. 2015;18(66):13-22.

Zhang L, Webster TJ. Nanotechnology and nanomaterials: promises for improved tissue regeneration. Nano today. 2009;4(1):66-80.

Romero-Morelos P, Peralta-Rodríguez R, Mendoza-Rodríguez M, Valdivia-Flores A, Marrero-Rodríguez D, Paniagua-García L, et al. La nanotecnología en apoyo a la investigación del cáncer. Revista Médica del Instituto Mexicano del Seguro Social. 2011;49(6):621-30.

Ruiz-Mirazo P, Moreno-Bergareche ÁJ. Biología sintética: enfrentándose a la vida para comprenderla, utilizarla o extenderla. Revista de pensamiento contemporaneo. 2012;(38):28-37.

de Lorenzo V. Biología sintética: la ingeniería al asalto de la complejidad biológica. Arbor. 2014;190(768):a149.

Lammoglia-Cobo MF, Lozano-Reyes R, Daniel C, Muñoz-Soto RB, López-Camacho C. La revolución en ingeniería genética: sistema CRISPR/Cas. Investigación en Discapacidad. 2016;5(2):116-28.

Casillas FL. CRISPR, el sueño divino hecho realidad. Rev Fac Med. 2015;58(4):55-60.

Hsu PD, Lander ES, Zhang F. Development and applications of CRISPR-Cas9 for genome engineering. Cell. 2014;157(6):1262-78.

Makarova KS, Haft DH, Barrangou R, Brouns SJ, Charpentier E, Horvath P, et al. Evolution and classification of the CRISPR–Cas systems. Nature Rev Microbiol. 2011;9(6):467-77.

Al-Attar S, Westra ER, van der Oost J, Brouns SJ. Clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPRs): the hallmark of an ingenious antiviral defense mechanism in prokaryotes. J Biol Chem. 2011;392(4):277-89.

Quintili M. Nanociencia y Nanotecnología... un mundo pequeño. Cuadernos del Centro de Estudios en Diseño y Comunicación Ensayos. 2012;(42):125-55.

Fernández RA, Villacis SC, Posada RA, Posada MA, editors. Análisis Holístico de Nuevos Desafíos, Paradigmas Tecnológicos y Fundamentos Bioéticos en la Medicina Futurista. Conference Proceedings. 2017;1(1):410-420.

Schmidt F, Platt RJ. Applications of CRISPR-Cas for synthetic biology and genetic recording. Current Opinion in Systems Biology. 2017;5:9-15.

Schaefer KA, Wu W-H, Colgan DF, Tsang SH, Bassuk AG, Mahajan VB. Unexpected mutations after CRISPR-Cas9 editing in vivo. Nature methods. 2017;14(6):547-8.

Cong L, Ran FA, Cox D, Lin S, Barretto R, Habib N, et al. Multiplex genome engineering using CRISPR/Cas systems. Science. 2013;339(6121):819-23.

Fineran PC, Charpentier E. Memory of viral infections by CRISPR-Cas adaptive immune systems: acquisition of new information. Annu Rev Virol. 2012;434(2):202-9.

Nam KH, Ding F, Haitjema C, Huang Q, DeLisa MP, Ke A. Double-stranded endonuclease activity in Bacillus halodurans clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR)-associated Cas2 protein. J Biol Chem. 2012;287(43):35943-52.

Barrangou R. CRISPR‐Cas systems and RNA‐guided interference. Wiley Interdisciplinary Reviews: RNA. 2013;4(3):267-78.

Horvath P, Barrangou R. CRISPR/Cas, the immune system of bacteria and archaea. Science. 2010;327(5962):167-70.

Doudna JA, Charpentier E. The new frontier of genome engineering with CRISPR-Cas9. Science. 2014;346(6213):1258096.

Wiedenheft B, Sternberg SH, Doudna JA. RNA-guided genetic silencing systems in bacteria and archaea. Nature. 2012;482(7385):331-8.

Babu M, Beloglazova N, Flick R, Graham C, Skarina T, Nocek B, et al. A dual function of the CRISPR–Cas system in bacterial antivirus immunity and DNA repair. Molecular microbiology. 2011;79(2):484-502.

Mico A. Harvard team turns bacteria into living hard drives. Bucarest: ZME Science; 2016. Disponible en: http://www.zmescience.com/research/bacteria-drives-56791/

Bhaya D, Davison M, Barrangou R. CRISPR-Cas systems in bacteria and archaea: versatile small RNAs for adaptive defense and regulation. Annual review of genetics. 2011;45:273-97.

Sampson TR, Saroj SD, Llewellyn AC, Tzeng Y-L, Weiss DS. A CRISPR/Cas system mediates bacterial innate immune evasion and virulence. Nature. 2013;497(7448):254-7.

Mojica F, Diez-Villasenor C, Garcia-Martinez J, Almendros C. Short motif sequences determine the targets of the prokaryotic CRISPR defence system. Microbiology. 2009;155(3):733-40.

Datsenko KA, Pougach K, Tikhonov A, Wanner BL, Severinov K, Semenova E. Molecular memory of prior infections activates the CRISPR/Cas adaptive bacterial immunity system. Nature communications. 2012;3:945.

Bortesi L, Fischer R. The CRISPR/Cas9 system for plant genome editing and beyond. Biotechnology advances. 2015;33(1):41-52.

Stoddard BL. Homing endonucleases: from microbial genetic invaders to reagents for targeted DNA modification. Structure. 2011;19(1):7-15.

Urnov FD, Rebar EJ, Holmes MC, Zhang HS, Gregory PD. Genome editing with engineered zinc finger nucleases. ‎Nat Rev Genet. 2010;11(9):636-46.

Cox DBT, Platt RJ, Zhang F. Therapeutic genome editing: prospects and challenges. ‎Nat Med. 2015;21(2):121-31.

Baltimore D, Berg P, Botchan M, Carroll D, Charo RA, Church G, et al. A prudent path forward for genomic engineering and germline gene modification. Science. 2015;348(6230):36-8.

Kayser MS, Biron D. Sleep and Development in Genetically Tractable Model Organisms. Genetics. 2016;203(1):21-33.

Shokralla S, Spall JL, Gibson JF, Hajibabaei M. Next‐generation sequencing technologies for environmental DNA research. Mol Ecol. 2012;21(8):1794-805.

Dorman CJ. Regulation of transcription by DNA supercoiling in Mycoplasma genitalium: global control in the smallest known self‐replicating genome. Molecular microbiology. 2011;81(2):302-4.

Gibson DG, Glass JI, Lartigue C, Noskov VN, Chuang R-Y, Algire MA, et al. Creation of a bacterial cell controlled by a chemically synthesized genome. science. 2010;329(5987):52-6.

Church GM, Gao Y, Kosuri S. Next-generation digital information storage in DNA. Science. 2012;337(6102):1628.

Nielsen AA, Der BS, Shin J, Vaidyanathan P, Paralanov V, Strychalski EA, et al. Genetic circuit design automation. Science. 2016;352(6281):aac7341.

AlBar AM, Hoque MR. Development of Web-Based e-Discipline System:

A Case Study for the Kingdom of Saudi Arabia. JACN. 2015;3(3)243-246.

Sandoval MGG, Torrado HDA, Pinzón ML, Fuentes ASF. Buenas prácticas aplicadas a la implementacion colaborativo de aplicativos web. Revista MundoFesc. 2016;2(10):27-30.

Tyagi N, Arora S, Deshmukh SK, Singh S, Marimuthu S, Singh AP. Exploiting nanotechnology for the development of MicroRNA-based cancer therapeutics. Journal of Biomedical Nanotechnology. 2016;12(1):28-42.

Douda J, Calva P, Torchynska T, Peña Sierra R, de la Rosa Vázquez J. Marcadores Cuánticos para la Detección de Cáncer: Revisión. Superficies y vacío. 2008;21(4):10-5.

Castillo A. Edicion de genes para el tratamiento del cancer de pulmon (CRISPR-Cas9). Colombia Medica. 2016;47(4):178-81.

Feng Y, Sassi S, Shen JK, Yang X, Gao Y, Osaka E, et al. Targeting Cdk11 in osteosarcoma cells using the CRISPR‐cas9 system. Journal of orthopaedic research. 2015;33(2):199-207.

Long C, McAnally JR, Shelton JM, Mireault AA, Bassel-Duby R, Olson EN. Prevention of muscular dystrophy in mice by CRISPR/Cas9–mediated editing of germline DNA. Science. 2014;345(6201):1184-8.

Jung YW, Hysolli E, Kim KY, Tanaka Y, Park IH. Human induced pluripotent stem cells and neurodegenerative disease: prospects for novel therapies. Current opinion in neurology. 2012;25(2):125.

Publicado
2017-12-06
Cómo citar
Sáenz-Castiblanco, L., Angarita-Merchán, M., & Lopez-Velandia, D. (2017). Aplicación de la nanobiotecnología con el sistema CRISPR-cas. Universidad Y Salud, 19(3), 400-409. https://doi.org/10.22267/rus.171903.102
Sección
Artículo de Revisión