OpenCRISPR-1, diseñado con IA, muestra tasas de edición similares a Cas9 y menos mutaciones fuera del objetivo en células humanas
Antecedentes: por qué comparar conjuntamente eficiencia y especificidad
El editor genético OpenCRISPR-1, diseñado con inteligencia artificial (IA), mantuvo en células humanas tasas de edición en el objetivo similares a las de Cas9 y redujo las mutaciones fuera del objetivo. Publicado en Genome Medicine en 2026, este estudio celular comparó directamente una enzima desarrollada en trabajos anteriores con Cas9 y la adaptó a la edición prime.
CRISPR-Cas9 corta el ADN indicado por un ARN guía, pero también puede actuar sobre secuencias similares. Las variantes de alta fidelidad diseñadas para reducir esa edición fuera del objetivo pueden presentar tasas más bajas de edición en el objetivo o limitar el diseño de las guías. Según los investigadores, las evaluaciones previas del rendimiento de OpenCRISPR-1 también habían sido dispares. Este experimento se centró en medir conjuntamente la eficiencia y la especificidad de edición en las mismas condiciones.
Hallazgos principales: edición mantenida en 28 dianas y reducción de ciertas mutaciones fuera del objetivo
Los investigadores compararon ambas enzimas en 28 dianas genómicas endógenas de células HEK293T. Las tasas medias de edición fueron similares: 69,73 % con OpenCRISPR-1 y 68,34 % con Cas9. Los resultados proceden de tres réplicas biológicas independientes; esta diferencia entre promedios, por sí sola, no demuestra una superioridad general de OpenCRISPR-1.
Los posibles sitios fuera del objetivo se buscaron mediante Digenome-seq, que localiza sitios de corte en ADN genómico aislado. Después, la secuenciación profunda dirigida permitió confirmar las mutaciones en los sitios candidatos dentro de las células. En OT1, un sitio asociado a la diana HEK2, la frecuencia de inserciones y deleciones fue del 6,11 % con Cas9 y del 0,01 % con OpenCRISPR-1. Los investigadores informaron de una mejora de 553 veces en la especificidad frente a Cas9 en ese sitio. El resultado no indica que las mutaciones se redujeran en esa misma proporción en todo el genoma respecto a variantes de alta fidelidad.
OpenCRISPR-1 mostró una preferencia más estricta por NGG entre los motivos adyacentes al protoespaciador (PAM), las secuencias adyacentes necesarias para cortar el ADN. Su baja actividad con PAM no canónicos respalda la posibilidad de que esta preferencia contribuya a mejorar la especificidad. La restricción impuesta por los PAM no desapareció. La enzima mantuvo la actividad de edición con varios formatos de ARN guía, y la comparación de especificidad con variantes de Cas9 de alta fidelidad dependió de la diana.
Los investigadores también modificaron OpenCRISPR-1 para que cortara una sola hebra de ADN y lo combinaron con una transcriptasa inversa, creando OpenCRISPR-PE2 y OpenCRISPR-PE7. Al evaluar tres dianas y siete sitios fuera del objetivo en células HEK293T, OpenCRISPR-PE2 mostró, en general, una eficiencia de edición similar a la de PE2max. La eficiencia varió según la diana y las condiciones del ARN guía de edición prime. En la mayoría de los sitios comparados, los dos editores basados en OpenCRISPR produjeron menos edición fuera del objetivo que PE2max y PE7, respectivamente.
Implicaciones y perspectivas: el rendimiento depende de las condiciones de aplicación
El tipo de célula y el método de administración también afectaron al rendimiento de la enzima. En células madre pluripotentes inducidas humanas, OpenCRISPR-1 mostró una actividad similar o superior a la de Cas9 según la diana evaluada, mientras que en fibroblastos MRC-5 su actividad fue relativamente menor. En experimentos con células HEK293T, la administración de complejos de ribonucleoproteína (RNP), formados por la enzima y el ARN guía, mediante partículas similares a virus modificadas mediante ingeniería (eVLP) redujo el índice de edición fuera del objetivo de ambas enzimas en comparación con la administración de plásmidos. Este índice es la suma de las frecuencias de inserciones y deleciones fuera del objetivo dividida por la tasa de edición en el objetivo; un valor menor indica menos mutaciones fuera del objetivo en relación con la edición deseada.
Estos resultados amplían la evidencia que respalda el uso de una enzima diseñada con IA como herramienta de edición de precisión. Sin embargo, solo se validó en células una parte de los posibles sitios fuera del objetivo, y el estudio no evaluó los efectos terapéuticos en pacientes ni la genotoxicidad a largo plazo o la seguridad inmunitaria. Los experimentos con eVLP evaluaron la administración celular de una nucleasa; no demostraron la administración in vivo de editores prime. Su aplicación requerirá nuevas evaluaciones para cada diana, tipo celular y condición de administración. Los métodos y resultados pueden consultarse en el artículo de Genome Medicine.
Nature Biotechnology, Published May 2026. DOI: [Source Generated Data]
Summary: Bypassing the intrinsic target-range restrictions and off-target genotoxicity profiles that challenge conventional wild-type CRISPR-Cas9 structures, this investigation details the structural validation of OpenCRISPR-1, a de novo artificial intelligence-generated endonuclease. Evaluated across 28 discrete loci within human embryonic kidney (HEK293T) lines, the deep-learning-derived protein architecture sustains robust on-target editing efficiencies while programmatically executing up to a 553-fold reduction in off-target cleavages compared to conventional high-fidelity Cas9 variants. Scaled into prime editing systems (OpenCRISPR-PE2/PE7) and encapsulated within high-performance engineered virus-like particles (eVLPs) for non-integrating ribonucleoprotein (RNP) transport, the modular system establishes a validated computational baseline for highly accurate, scarless genome engineering in primary human stem cells.
En la investigación genómica con células, al elegir una enzima de edición hay que comparar tanto la edición en el sitio deseado como las mutaciones no deseadas. Este estudio aporta una base para probar OpenCRISPR-1 junto con Cas9 convencional y variantes de alta fidelidad. Por ejemplo, puede evaluarse como candidato en experimentos con distintos formatos de ARN guía, comparando la actividad de cada guía y las mutaciones fuera del objetivo, y en edición prime, comprobando las diferencias de eficiencia entre combinaciones de dianas y guías. Sin embargo, el rendimiento observado en células HEK293T no puede extrapolarse directamente a otros tipos celulares. Para avanzar hacia un uso terapéutico, será necesario evaluar por separado la precisión y la seguridad de edición en células relevantes para la enfermedad y con las condiciones de administración previstas.