DESCUBRIMIENTO CIENTÍFICO DEL AÑO: MODIFICACIÓN GENÉTICA AL ALCANCE DE LA MANO

Este año la revista Science ha nombrado a la técnica CRISPR/Cas9 como el descubrimiento del año. Para ser más exactos no ha sido el 2015 el año de su descubrimiento, pero sí ha sido cuando los científicos se han percatado de su enorme potencial. Las investigaciones de Emmanuelle Charpentier y Jennifer Doudna ganaron el Premio Princesa de Asturias este año por “haber desarrollado una tecnología de edición genómica que permite reescribir el genoma y corregir genes defectuosos con un nivel de precisión sin precedentes y de forma muy económica” ¿Pero en qué consiste esta técnica? La CRISPR/Cas9 modifica secuencias de ADN como si fuese un procesador de texto. ¿Y cómo funciona? Una molécula de ARN diseñada especialmente encuentra a su cadena de ADN complementaria para que una enzima Cas9 la corte y se añada una nueva cadena de ADN. De esta manera se pueden alterar genes defectuosos e insertar secuencias sanas.

Edición ADN crispr

Figura 1. Edición de ADN a través de la técnica CRISPR/Cas9. Fuente: Reuters.

Esta técnica tiene su origen en el mecanismo de defensa inmune que utilizan algunas bacterias para eliminar el genoma de los virus que las atacan. Los CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats) son secuencias repetidas de bases en el ADN de estas bacterias. Las bacterias activan el mecanismo CRISPR/Cas9, el cual reconoce las secuencias extrañas de ADN mediante un ARN guía, y a través de las proteínas nucleasas cas9, que actúa como tijera, las cortan y degradan, confiriendo resistencia a estos agentes [1].

Estudios recientes ya han conseguido corregir errores genéticos que originan enfermedades en las que solo interviene un único gen. En cambio, para aquellas enfermedades en las que intervienen varios genes, que son la mayoría, este mecanismo ayudará a comprender los procesos de interacción entre genes y la evolución de la enfermedad.

Desde hace 10 años los investigadores ya soñaban con la modificación genética gracias a las pinzas de zinc, técnica que resultó precisa y eficaz. Pero su elevado coste ($ 5,000) y el difícil diseño hizo que la técnica no se implantara en muchos laboratorios. En cambio, en el caso del CRISPR, los investigadores pueden pedir solo el ARN complementario, pudiendo pedir los demás elementos en otra plataforma. El coste total pueden ser de unos 30 $, “de modo que esta técnica democratiza la tecnología para que la pueda utilizar todo el mundo”, afirma James Haber, biólogo molecular de la Universidad de Brandeis en Waltham, Massachusetts [2].

Los científicos están investigando cómo el CRISPR podría ser utilizado en los organismos en su hábitat natural. Gran parte de los estudios se han centrado en un método llamada Gene Drive, que puede extender rápidamente un gen editado a través de una población. Esto puede ayudar a combatir enfermedades transmitidas por insectos, como la malaria. Por lo general, un cambio genético en un organismo tarda mucho tiempo en propagarse a través de una población. Esto se debe a que una mutación realizada en uno de los dos cromosomas es heredado únicamente por la mitad de la descendencia. Pero una Gene Drive permite que una mutación en un cromosoma se copie en su par en cada generación, por lo que casi toda la descendencia heredará el cambio (figura 2). Si esta mutación reduce el número de descendientes del mosquito de la malaria, entonces se podría erradicar la enfermedad.

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Figura 2. Explicación del Gene Drive y cómo su técnica puede modificar el mapa genético de una población [2].

Si esa mutación reduce el número de producirse un mosquito descendencia, entonces la población podría desaparecer, junto con los parásitos de la malaria se está llevando.

El primero utilizó CRISPR para disparar una “reacción en cadena” genética que extendió un gen modificado por toda una población de insectos en solo unas pocas generaciones; el mecanismo es prometedor para luchar contra la malaria y otras enfermedades transmitidas por insectos, pero también ha preocupado, comprensiblemente, a reguladores y bioéticos.

Esta técnica se puede utilizar también en células germinales (Espermatozoides y óvulos), de manera que los genes modificados puedan ser transmitidos a su descendencia. Prohibida su uso en células humanas, la técnica y sus posibles usos hacen necesario que su utilización tenga una responsabilidad ética, por lo que conviene realizar una reflexión previa.

El descubrimiento y desarrollo de estas técnicas debe hacernos reflexionar acerca de la investigación básica, ya que para que un país evolucione y se desarrolle necesita investigar e invertir en ciencia. Aunque vivamos en un periodo cortoplacista en la que los dirigentes pienses que un euro invertido en ciencia es un euro tirado, los números dicen lo contrario (figura 3).

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Figura 3. Inversión de 160 millones $ y número de patentes en los años 2007-2014 [2].

En palabras de Emmanuelle Charpentier en una entrevista para el País:

Mis proyectos están siempre dirigidos hacia la ciencia básica, aunque con cierta aplicación médica. En cuanto al descubrimiento, se produjo de manera muy rápida y inesperada. La idea fue relacionar dos mecanismos moleculares que han evolucionado en las bacterias que en principio no tenían nada que ver el uno con el otro y que, sin embargo, trabajan juntos. Son mecanismos sencillos y sofisticados a la vez, muy bellos. Mirándolo a posteriori, creo que también fue resultado de pensar diferente a la manera habitual, pero en el contexto adecuado”.

Pensar y trabajar de manera diferente, incluso en investigación básica, hace que los resultados sean diferentes. En este caso, el descubrimiento del año 2015 y Premio Princesa de Asturias.


REFERENCIAS

[1]      R. Barrangou, C. Fremaux, H. Deveau, M. Richards, P. Boyaval, S. Moineau, D. A. Romero, and P. Horvath, “CRISPR provides acquired resistance against viruses in prokaryotes.,” Science, vol. 315, no. 5819, pp. 1709–12, Mar. 2007.

[2]      H. Ledford, “CRISPR, the disruptor.,” Nature, vol. 522, no. 7554. England, pp. 20–24, Jun-2015.

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