La edición génica CRISPR cambiará los alimentos y la producción animal

Fecha de publicación: 2/10/2019
Fuente: The Guardian UK Edition / Infotec / DC Ciencia para todos

Pronto, la soja se cultivará para producir un aceite estable sin la adición de grasas trans peligrosas. La lechuga se podrá cultivar en campos más cálidos y secos. Trigo que contiene menos gluten. Y los cerdos criados para resistir virus mortales. Algún día, tal vez incluso plantas de fresa cuyas delicadas bayas se puedan recoger a máquina en lugar de a mano. Hace diez años, tales cambios genéticos habrían sido considerados ciencia ficción, o tan lejos en el futuro que serían casi inimaginables. Pero la edición de genes, particularmente con una herramienta llamada CRISPR-CAS9, ha hecho que sea mucho más fácil y más eficiente jugar con los genomas de plantas y animales. Los primeros productos editados por CRISPR comenzarán a llegar al mercado este año, y los investigadores creen que es solo cuestión de tiempo antes de que los estantes de los supermercados de EE. UU. puedan llenarse con productos, granos y carne editados con genes.

La tecnología CRISPR aún está en pañales. Acrónimo de "repeticiones palindrómicas cortas intercaladas reguladoras agrupadas", CRISPR se utilizó por primera vez en células con un núcleo hace solo seis años. Aprovecha el sistema inmunológico natural de las bacterias para realizar cortes precisos en el genoma objetivo. Esto se puede usar para eliminar algunas letras, desactivar un gen o marcarlo hacia arriba o hacia abajo, o puede forzar un cambio en el alfabeto genético, dando nuevas funciones a la planta o al animal. No es un proceso perfecto, pero es mucho más preciso y fácil de trabajar que las técnicas de edición genética anteriores, según los científicos. Los investigadores dicen que muchas de estas nuevas funciones se copiarán de la naturaleza, haciendo, por ejemplo, un tomate de invernadero tan resistente a las enfermedades como uno salvaje sin sacrificar el sabor. Pero otros podrían ser completamente nuevos, y es probable que generen más preocupación.

A diferencia de la modificación genética, la edición de genes no requiere transgénesis, el movimiento de genes de una especie a otra. Entonces, si existieran peligros para los alimentos transgénicos, como consideran algunos científicos, la edición de genes que simplemente elimina genes o copia secuencias de especies similares probablemente sea más segura. Esencialmente, la edición de genes logra lo que lograría la reproducción convencional, de manera más eficiente y más fácil, según Zachary Lippman, un experto en genética de plantas con flores en el Laboratorio Cold Spring Harbor en Long Island, Nueva York. "Esta es una herramienta que crea lo que la naturaleza podría crear por sí sola, pero nunca tuvo la oportunidad de hacerlo", dijo.


¿Qué es la tecnología CRISPR/Cas9 y cómo nos cambiará la vida?
La tecnología CRISPR/Cas9 es una herramienta molecular utilizada para “editar” o “corregir” el genoma de cualquier célula. Eso incluye, claro está, a las células humanas. Sería algo así como unas tijeras moleculares que son capaces de cortar cualquier molécula de ADN haciéndolo además de una manera muy precisa y totalmente controlada.  Esa capacidad de cortar el ADN es lo que permite modificar su secuencia, eliminando o insertando nuevo ADN.

Las siglas CRISPR/Cas9 provienen de Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, en español “Repeticiones Palindrómicas Cortas Agrupadas y Regularmente interespaciadas.” La segunda es el nombre de una serie de proteínas, principalmente unas nucleasas, que las llamaron así por CRISPR associated system (es decir: «sistema asociado a CRISPR»).

 
¿Cómo surgió?
Todo comenzó en 1987 cuando se publicó un artículo en el cual se describía cómo algunas bacterias (Streptococcus pyogenes - foto lateral) se defendían de las infecciones víricas. Estas bacterias tienen unas enzimas que son capaces de distinguir entre el material genético de la bacteria y el del virus y, una vez hecha la distinción, destruyen al material genético del virus.

Sin embargo, las bases de este mecanismo no se conocieron hasta más adelante, cuando se mapearon los genomas de algunas bacterias y otros microorganismos. Se encontró que una zona determinada del genoma de muchos microorganismos, sobre todo arqueas, estaba llena de repeticiones palindrómicas (que se leen igual al derecho y al revés) sin ninguna función aparente. Estas repeticiones estaban separadas entre sí mediante unas secuencias denominadas «espaciadores» que se parecían a otras de virus y plásmidos. Justo delante de esas repeticiones y «espaciadores» hay una secuencia llamada «líder». Estas secuencias son las que se llamaron CRISPR (Repeticiones Palindrómicas Cortas Agrupadas y Regularmente interespaciadas”). Muy cerca de este agrupamiento se podían encontrar unos genes que codificaban para un tipo de nucleasas: los genes cas.

Cuando un virus entra dentro de la bacteria toma el control de la maquinaria celular y para ello interacciona con distintos componentes celulares. Pero las bacterias que tienen este sistema de defensa tienen un complejo formado por una proteína Cas unida al ARN producido a partir de las secuencias CRISPR. Entonces el material génico del virus puede interaccionar con este complejo. Si ocurre eso, el material genético viral es inactivado y posteriormente degradado. Pero el sistema va más allá. Las proteínas Cas son capaces de coger una pequeña parte del ADN viral, modificarlo e integrarlo dentro del conjunto de secuencias CRISPR. De esa forma, si esa bacteria (o su descendencia) se encuentra con ese mismo virus, ahora inactivará de forma mucho más eficiente al material genético viral. Es, por lo tanto, un verdadero sistema inmune de bacterias.

Durante los años subsiguientes se continuó la investigación sobre este sistema, pero no fue hasta el año 2012 en el que se dio el paso clave para convertir este descubrimiento, esta observación biológica en una herramienta molecular útil en el laboratorio. En agosto de este año un equipo de investigadores dirigido por las doctoras Emmanuelle Charpentier en la Universidad de Umeå y Jennifer Doudna, en la Universidad de California en Berkeley, publicó un artículo en la revista Science el que se demostraba cómo convertir esa maquinaria natural en una herramienta de edición «programable», que servía para cortar cualquier cadena de ADN in vitro. Es decir, lograban programar el sistema para que se dirigiera a una posición específica de un ADN cualquiera (no solo vírico) y lo cortaran. La manera en que lo lograron es demasiado compleja. Baste simplemente decir que se utilizan unos ARNs que dirigen el sistema hacia el ADN que hay que cortar.

¿Para qué vale?
De manera molecular podemos decir que esta herramienta se podrá utilizar para regular la expresión génica, etiquetar sitios específicos del genoma en células vivas, identificar y modificar funciones de genes y corregir genes defectuosos. También se está ya utilizando para crear modelos de animales para estudiar enfermedades complejas como la esquizofrenia, para las que antes no existían modelos animales.


Mingling y Lingling, dos gemelas de macaco cuyo genoma fue editado por medio de Crispr/Cas9


¿Cómo nos va a cambiar la vida?
Las posibilidades son casi inimaginables. Con la tecnología CRISPR/Cas9 se inaugura una nueva era de ingeniería genética en la que se puede editar, corregir, alterar, el genoma de cualquier célula de una manera fácil, rápida, barata y, sobre todo, altamente precisa. Cambiar el genoma significa cambiar lo esencial de un ser, recordadlo.

En un futuro relativamente cercano servirá para curar enfermedades cuya causa genética se conozca y que hasta ahora eran incurables. Es lo que seguramente muchas veces habréis oído nombrar como terapia génica. Ya se está trabajando con esta tecnología en estas enfermedades como la Corea de Huntington, el Síndrome de Down o la anemia falciforme. Otra aplicación aparentemente futurista, pero no tan quimérica es la reprogramación de nuestras células para que corten el genoma del VIH.

Así, el MIT (Instituto Tecnológico de Massachussets) anunció ya en marzo de 2014 que había conseguido curar a un ratón adulto de una enfermedad hepática (tirosinemia de tipo I) de origen genético utilizando esta tecnología.

Y, como muchos están pensando, esta técnica también vale para modificar los genomas de embriones humanos. Sobre las implicaciones éticas y sociales habría que escribir muchos libros.

Además de estas implicaciones sanitarias, también se puede utilizar para mejorar los alimentos transgénicos (desarrollar nuevas variedades de plantas y animales con características genéticas concretas), modificar bacterias y otros microorganismos de uso industrial y alimentario.


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