Cómo funciona el sistema que usa hongos para acelerar el desarrollo de fármacos

El desarrollo de nuevas herramientas que permitan intervenciones más seguras y exactas en el ADN se considera una de las vías más prometedoras para abordar enfermedades complejas y crear nuevos compuestos terapéuticos. Desde la irrupción de técnicas como CRISPR/Cas9, la ingeniería genética ha experimentado avances sostenidos, aunque aún persisten limitaciones sobre la precisión, la seguridad y la eficiencia en numerosos contextos biológicos.

Durante años, la edición genética en organismos tan relevantes como los hongos filamentosos resultó compleja. Estos organismos, piezas clave tanto en la ecología como en múltiples procesos industriales, disponen de enormes capacidades para producir compuestos naturales, pero históricamente han quedado rezagados respecto a otras especies en materia de edición genómica.

La duda central residía en si sería posible transferir innovaciones desarrolladas en células animales y vegetales hacia estos hongos, optimizando la eficiencia y la exactitud del proceso.

Ese interrogante ha encontrado respuesta gracias a un equipo internacional liderado por la Universidad de Pensilvania, que logró establecer por primera vez una plataforma robusta de edición genética de tipo prime editing en hongos filamentosos.

Esta tecnología, denominada fPE7max, consigue modificar de forma precisa el ADN de diversas especies fúngicas con una eficiencia cercana al 90%, permitiendo desde sustituciones de bases hasta inserciones o eliminaciones de material genético de gran tamaño. Los resultados del avance fueron publicados en la revista Nature Biotechnology.

Un salto en la edición genética de hongos

La nueva plataforma, desarrollada por Chunxiao Sun, Qiuyue Nie y colegas del Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular en la Universidad de Pensilvania, introduce la edición por prime editing —o edición de precisión— en organismos que históricamente resultaban refractarios a estas técnicas.

Según detallaron los científicos en el comunicado de prensa institucional, “fPE7max soporta múltiples tipos de edición, incluidas sustituciones de bases, pequeñas inserciones o deleciones definidas e incluso modificaciones de mayor tamaño”.

La edición por prime editing constituye una variante avanzada del sistema CRISPR, en la que una proteína de corte dirigida (Cas9 nickase) se combina con una enzima transcriptasa inversa y una guía de ARN programable. “Esta combinación permite reescribir secuencias específicas del genoma sin necesidad de cortar ambas hebras del ADN, lo que reduce significativamente los errores y las alteraciones no deseadas”, explicaron en el comunicado.

Concretamente, la fPE7max alcanzó una eficiencia promedio de edición cercana al 90% en múltiples locus y especies de hongos filamentosos. “La plataforma también logró insertar fragmentos de hasta 1 kilobase (kb) y eliminar regiones de hasta 10 kb con alta precisión”, indicaron los responsables del trabajo, subrayando el potencial de la herramienta para aplicaciones a gran escala.

Implicaciones en biotecnología y salud

El equipo empleó la nueva técnica para alterar regiones regulatorias de un gen denominado laeA, clave para los procesos metabólicos y biosintéticos de los hongos.

Según describieron en el comunicado de prensa, “la perturbación de las regiones ascendentes del gen laeA permitió modular la producción metabólica en distintas especies”, lo que generó el hallazgo de rutas biosintéticas previamente inactivas.

Del análisis metabolómico surgió la identificación de 18 compuestos, entre ellos ocho estructuras químicas nunca antes reportadas y tres con actividad citotóxica relevante. “Estos resultados demuestran que la edición de regiones no codificantes en el genoma de hongos puede activar rutas químicas ocultas”, indicaron los autores del artículo, abriendo nuevas posibilidades para el descubrimiento de medicamentos y agentes terapéuticos innovadores.

Más allá de las aplicaciones directas en la obtención de fármacos, la plataforma fPE7max se proyecta como una herramienta clave para ingeniería metabólica. Según se detalla en el estudio publicado en Nature Biotechnology, la nueva estrategia “permite modular redes regulatorias endógenas y acceder al repertorio químico de los hongos con precisión inédita”.

Perspectivas y próximos pasos

Para la comunidad científica, la llegada de la edición de precisión a hongos filamentosos representa un cambio de paradigma. Tal como subrayaron los responsables en el comunicado de prensa, “fPE7max posibilita la ingeniería de genomas fúngicos de manera eficiente y controlada, abriendo la puerta a la síntesis de nuevas moléculas con aplicaciones en medicina, agricultura y biotecnología”.

El trabajo fue dirigido por Xue Gao, profesora en la Universidad de Pensilvania y directora del Center for Precision Engineering for Health, quien expresó en el comunicado: “La optimización de la edición por prime editing en hongos no solo facilita nuevas estrategias de ingeniería, sino que también revela la vastedad del potencial químico de estos organismos”.

De acuerdo al estudio, la plataforma está diseñada para ser adaptable a distintas especies y contextos de laboratorio. Además, toda la información técnica, análisis de datos y recursos metodológicos quedaron disponibles en repositorios abiertos, favoreciendo la replicabilidad y la expansión de la herramienta a nivel internacional, indicaron en el comunicado.

“Estos avances consolidan a los hongos como fuentes renovables de estructuras químicas novedosas y proporcionan a la biotecnología un instrumento robusto para explorar las fronteras del diseño genético”, concluyeron los investigadores en el comunicado de la Universidad de Pensilvania.