INVESTIGACIÓN SOBRE CRISPR La técnica de edición de genes es una herramienta prometedora para los campos de la medicina y la agricultura

Como unas tijeras microscópicas, la técnica de edición de genes que se conoce con la sigla CRISPR ofrece a los científicos la oportunidad de eliminar los códigos genéticos que causan muchas enfermedades hereditarias. Con la realización de las primeras pruebas en seres humanos en Estados Unidos y China, el entusiasmo por el potencial médico de la técnica está dejando paso a las dudas sobre qué efectos puede tener a largo plazo en la evolución.

Imaginemos un mundo en el que terribles enfermedades hereditarias, como la fibrosis quística y la hemofilia, se pudieran eliminar del código genético de un feto con una operación tan simple como la función de cortar y pegar de un procesador de textos. O que esa misma tecnología sirviera para crear semillas de trigo resistentes a la sequía.

Puede parecer ciencia ficción, pero este tipo de ingeniería genética se está simplificando gracias a un proceso denominado CRISPR, del inglés clustered regularly interspaced short palindromic repeats (‘repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas’). En menos de una década, la tecnología de edición de genes CRISPR se ha convertido en un verdadero éxito de la ciencia, y ya hay quien la considera el avance médico más importante desde el descubrimiento de las vacunas y los antibióticos.

«La tecnología CRISPR representa un gran avance porque es una herramienta muy potente», explica Kristian Laursen, un investigador de farmacología danés que trabaja en la Facultad de Medicina Weill Cornell de Nueva York. «Permite centrarse en determinados puntos del genoma y es mucho más fácil de usar que los complejos sistemas de antaño».

Más que un invento, CRISPR es un descubrimiento basado en el hecho de que muchas bacterias de una sola célula tienen sistemas inmunitarios que contienen fragmentos repetitivos de ADN. Entre estas repeticiones idénticas se encuentran pequeños fragmentos de ADN interespaciados, que coinciden con el ADN de virus de exposiciones previas, lo que permite a las bacterias reconocer y repeler nuevos ataques. Cuando una bacteria que ha estado expuesta a un virus con anterioridad vuelve a encontrárselo, la secuencia actúa como unas pequeñas tijeras que lo recortan.

INVESTIGACIÓN CON CRISPR EN HUMANOS

Con este conocimiento, Jennifer Doudna, profesora de bioquímica y biología molecular de la Universidad de California en Berkeley, y Emmanuelle Charpentier, microbióloga y directora del departamento de Regulación en Biología Infecciosa del Instituto Max Planck de Biología Infecciosa de Berlín, descubrieron que añadiendo una enzima —a la que apodaron Cas9 (proteína asociada a CRISPR 9)— y algunas proteínas guía, podían aplicar esas tijeritas en un determinado punto de cualquier genoma y recortar un gen.

En solo unos años se ha generalizado el uso de CRISPR para «editar» el genoma de plantas, animales e incluso humanos. Un experimento extraordinario consiste en utilizar CRISPR para extraer muestras de ADN congelado de un mamut lanudo, especie que se extinguió hace 4000 años, y revivir la especie utilizando una elefante hembra como gestante subrogada, situación que recuerda a la película Parque Jurásico.

«LA TECNOLOGÍA CRISPR REPRESENTA UN GRAN AVANCE PORQUE ES UNA HERRAMIENTA MUY POTENTE. ES MUCHO MÁS FÁCIL DE USAR QUE LOS COMPLEJOS SISTEMAS DE ANTAÑO».

KRISTIAN LAURSEN INVESTIGADOR DE FARMACOLOGÍA DE LA FACULTAD DE MEDICINA WEILL CORNELL

En julio de 2016, científicos de Chengdu (China) anunciaron que tienen previsto utilizar la tecnología CRISPR para el tratamiento del cáncer de pulmón en pacientes humanos eliminando un gen de las células T del sistema inmunitario. Otros cuatro grupos de científicos de China ya han editado el genoma humano en embriones que, lamentablemente, no han llegado a nacer.

Mientras tanto, el Recombinant DNA Advisory Committee (RAC) del National Institutes of Health de Estados Unidos anunció en junio de 2016 que había aprobado el uso de la tecnología CRISPR y el gen Cas9 para editar dos genes de las células T del sistema inmunitario para tratar algunos tipos de cáncer, como el mieloma, el melanoma y el sarcoma.

HEREDAR GENES ALTERADOS

Pero algunos científicos dudan de si se deben realizar experimentos en humanos. «La aplicación de las nuevas tecnologías de edición de genes en este campo puede ayudar a mejorar la salud, pero no está exenta de riesgos», arguye Carrie D. Wolinetz, subdirectora de políticas científicas del NIH, en la entrada del blog de esta institución titulada Under the Poliscope: Bringing Science Policy into Focus.

Uno de los aspectos más controvertidos de los experimentos en seres humanos es que cualquier cambio que se realice en el genoma se transmitirá a las generaciones futuras, y esas mínimas alteraciones pueden causar desconocidas e importantes mutaciones en las próximas décadas.

Además, como la tecnología CRISPR es tan simple (el biólogo sintético Josiah Zayner ha empezado a comercializar kits de bacterias para uso doméstico, y no es el único), los grupos terroristas o gobiernos corruptos podrían servirse de ella como arma para crear enfermedades mutantes. De hecho, James R. Clapper, director del Departamento Nacional de Inteligencia de Estados Unidos, incluyó la edición del genoma en la lista de «armas de destrucción masiva» al presentar su evaluación anual de amenazas mundiales en el Congreso de EE. UU. en febrero de 2016.

INVESTIGACIÓN DE CRISPR APLICADA A LA AGRICULTURA

En la actualidad, desde los estamentos científicos se cree que la agricultura será el ámbito en el que la tecnología CRISPR tendrá una mayor aplicación práctica y comercial. Los fabricantes de semillas ya están haciendo pruebas con cultivos como el arroz o el trigo para que sean más resistentes a las plagas y la sequía mediante la tecnología CRISPR.

Caixia Gao, una investigadora del Instituto de Genética y Biología del Desarrollo de la Academia China de Ciencias que en la actualidad trabaja en Dinamarca, explica que los científicos solían utilizar un proceso denominado mutagénesis, es decir, exponer las plantas a radiación o a productos químicos para provocar mutaciones genéticas, pero dichas mutaciones podían modificar miles de partes de genes. La mutación forzada era un proceso lento y laborioso hasta lograr el objetivo deseado.

Otro método controvertido es la creación de plantas y animales transgénicos, en los que un gen de un tipo de planta o animal se inserta en otro. Este método ha suscitado un acalorado debate sobre la seguridad de los organismos modificados genéticamente, que tienen un gran número de detractores. Un ejemplo de ello son las semillas de soja, a las que se ha añadido un gen de una bacteria para hacerlas resistentes a los pesticidas, de modo que los agricultores pueden rociar los campos para matar las malas hierbas sin dañar las cosechas. Los científicos canadienses han llegado a crear un salmón atlántico transgénico que crece en la mitad de tiempo insertando un gen de hormona del crecimiento de un salmón real.

A diferencia de los organismos modificados genéticamente, ahora los científicos pueden utilizar la tecnología CRISPR para fijarse en un determinado gen o en una parte de un gen, los denominados pares de bases, y esto evita tener que trasplantar genes de otras especies. Gao ha utilizado la edición de genes para eliminar un gen del trigo que lo hace vulnerable a enfermedades con el fin de crear una cepa resistente.

«En el futuro, la tecnología CRISPR será una herramienta de uso habitual para modificar plantas y animales de granja, así como para crear nuevas variedades», pronostica Gao.

EE. UU. APRUEBA EL PRIMER ALIMENTO MODIFICADO MEDIANTE CRISPR

A nivel comercial, las ventajas de CRISPR ya son palpables. Yinong Yang, profesor del departamento de Fitopatología y Microbiología Medioambiental de la Universidad Penn State de University Park (Pensilvania, EE. UU.), por ejemplo, ha creado un champiñón que no se oscurece al exponerlo al aire.

El Departamento de Agricultura de los Estados Unidos dictaminó que no era necesario regular este tipo de champiñón —que no es una planta, sino un tipo de hongo—, por lo que se ha convertido en el primer organismo creado con la tecnología CRISPR en obtener la aprobación de la administración norteamericana.

«Técnicamente, la agricultura probablemente sea el ámbito en el que se pueda aplicar la tecnología CRISPR de forma generalizada, porque no existiría el problema de las mutaciones no intencionadas», explica Yang. «En estos casos, es tan sencillo como volver atrás y eliminarlas».

Yang ha creado una empresa que ha solicitado patentes de arroz modificado mediante CRISPR, así como de los champiñones que ha creado. Por su experiencia, con solo modificar unos cuantos pares de bases —cada gen contiene 3000— se reduce la necesidad de riego y fertilizante del arroz.

Uno de los problemas que presenta la tecnología CRISPR es que recortar partes de genes es mucho más fácil que pegar un nuevo fragmento en el espacio creado. «Sustituir genes de forma eficaz en plantas todavía es muy difícil», reconoce Yang.

De todos modos, se pueden realizar muchos cambios positivos sin sustituir el gen recortado. En el caso de los humanos, algunos científicos han calculado que modificar los genes de solo el 10 % de las células puede ser suficiente para curar una enfermedad.

EL CAMINO A SEGUIR

Científicos como Laursen creen que la tecnología CRISPR tendrá un efecto espectacular en el tratamiento de enfermedades, y no solo en las hereditarias, sino también en el caso de bacterias que han desarrollado resistencia a los antibióticos debido a un uso excesivo. Con esta tecnología se podrían crear virus que atacaran dichas bacterias para superar sus defensas. También serviría para eliminar un gen que nos hace vulnerables al virus del VIH.

«EN EL FUTURO, LA TECNOLOGÍA CRISPR SERÁ UNA HERRAMIENTA DE USO HABITUAL PARA MODIFICAR PLANTAS Y ANIMALES DE GRANJA, ASÍ COMO PARA CREAR NUEVAS VARIEDADES».

CAIXIA GAO INVESTIGADORA DEL INSTITUTO DE GENÉTICA Y BIOLOGÍA DEL DESARROLLO DE LA ACADEMIA CHINA DE CIENCIAS

En definitiva, la tecnología CRISPR podría modificar la configuración genética de cualquier planta o animal (incluido el ser humano), por ejemplo, para alargar la durabilidad de la fruta o la esperanza de vida de las personas. Las técnicas y variaciones de CRISPR siguen evolucionando y ya están surgiendo nuevos sistemas de edición de genes y enzimas. Lo cierto es que los científicos y organismos reguladores deberán observar con atención si estas técnicas son beneficiosas o si, por el contrario, generan nuevos problemas. ◆

por Charles Wallace Ir arriba
por Charles Wallace

Se está investigando una nueva técnica de edición de genes no exenta de controversia:
http://3ds.one/GeneEdit
 
Cómo funciona la tecnología CRISPR:
http://3ds.one/CRISPR101