Modificación del ADN humano

Más rápido, más barato, CRISPR: la nueva revolución de la tecnología genética

Estás tecleando una frase y te das cuenta de que has escrito mal una letra. El error puede alterar el significado de la frase, de forma que diriges el cursor hacia la letra incorrecta, presionas la tecla de retroceso e introduces la letra correcta. Esta es una tarea extremadamente sencilla. Curiosamente, esto tan simple está siendo actualmente replicado en los laboratorios, con los científicos en el papel de autores y el ADN como el mensaje que hay que modificar.

Ésta es la realidad ofrecida por CRISPR-Cas9, una nueva tecnología que ha sido recibida por la comunidad científica como la revolución de los últimos años. Al igual que los avances biomédicos importantes, ahora está dando lugar a algunos problemas complicados. De hecho, se ha generado tanta cobertura mediática debido a esta controvertida tecnología que los profesores de ciencias pronto tendrán que hacer frente a las preguntas de los estudiantes sobre CRISPR-Cas9. De modo que, aquí facilitamos una guía rápida sobre que es CRISPR-Cas9 y por qué es tan importante.

¿Qué es CRISPR-Cas9?

CRISPR-Cas9 es un sistema que usan las bacterias para defenderse de los ataques de virus pero que recientemente ha sido explotado como una tecnología para cortar el genoma en un punto preciso. El sistema consta de dos componentes: CRISPR y Cas9. CRISPR significa “repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas” y hace referencia a la región del genoma en donde se repiten secuencias de ADN. Cerca de estas secuencias están los genes Cas, que codifican para enzimas esenciales del sistema. Una de ellas, Cas9, es una nucleasa- es decir, un enzima que corta ácido nucleico (ADN o ARN).

Cuando un virus ataca a una bacteria, inyecta su ácido nucleico en la bacteria, que responde produciendo enzima Cas para cortar en trozos el ácido nucleico del virus e incorporarlos en su propio genoma en la región CRISPR (figura 1). Esto le proporciona a la bacteria una inmunidad adquirida muy útil: la siguiente vez que un virus de la misma especie le ataque, las regiones CRISPR, a lo largo del ácido nucleico del virus, son copiadas a pequeñas moléculas de ARN. Estas pequeñas moléculas de ARN se unen en primer lugar a la enzima Cas9 y seguidamente, guían el complejo que se ha formado para unirse al ácido nucleico mediante la identificación de la secuencia complementaria. Después, Cas9 corta la secuencia de ácido nucleico que ha sido diana de forma que, el virus pierde su capacidad para secuestrar a la bacteria para su propia replicación.

Pero ¿cómo se ha adaptado este sistema bacteriano para dar lugar a una nueva tecnología genética? En 2012, el equipo de Jennifer Doudna en la Universidad de California Berkeley, EEUU, y Emmanuelle Charpentier, entonces en la Universidad suiza de Umea, modificaron y unieron pequeñas moléculas de ARN en una sola molécula guía de ARN (figura 2). Conservando un extremo se podría unir a Cas9, pero las secuencias del otro extremo pueden aparearse con cualquier secuencia diana de ADN conocida. Con esta capacidad personalizada, CRISPR-Cas9 puede cortar de forma específica secuencias de ADN que se elijan. Poco después, el laboratorio de Feng Zhang en el Instituto de Tecnología de Massachusetts, EEUU, llevó más lejos a la CRISPR-Cas9 mostrando su capacidad para inducir cortes precisos del genoma en humanos y ratones (Cong et al, 2013). Además, ajustaron Cas9 de forma que cortaría ADN de un modo ligeramente diferente, estimulando un mecanismo específico de reparación del ADN en las células. Esto significa que los investigadores insertaron de forma exitosa una nueva secuencia de ADN de forma precisa en un sitio de corte, reemplazando a la secuencia original (figura 2).

Con estos esfuerzos innovadores, CRISPR-Cas9 pasó a ser un buen tema sobre microbiología a una excitante herramienta de investigación que permite a los científicos editar genes para diferentes propósitos con una gran especificidad y facilidad.

¿Para qué se usa?

Para estudiar la función genética, los científicos a menudo intentan producir líneas celulares u organismos modelos en los cuales el gen de interés esté mutado o inactivado (una técnica conocida como silenciamiento génico). CRISPR-Cas9 proporciona una vía rápida y precisa para hacer esto. Además, la enzima Cas9 puede ser modificada de modo que pierde su habilidad para cortar el ADN pero conserva la habilidad de elegir una diana y unirse a secuencias específicas de ADN, guiada por el ARN. Esto permite el bloqueo físico de la unión de la ARN polimerasa, lo que permite a los científicos controlar la transcripción genética-el punto de inicio de la actividad genética.

Mientras que éstas suponen técnicas importantes en la investigación médica, CRISPR-Cas9 también puede aportar más aplicaciones en el cuidado de la salud. Los científicos también han usado la edición genética mediante CRISPR-Cas9 para romper las secuencias del VIH y prevenir la replicación del virus en líneas celulares humanas. Además ha sido usada para eliminar secuencias mutadas en ratas afectadas por distrofia muscular Duchenne, que provoca debilitamiento muscular, lo que implica esperanzas terapéuticas para los pacientes y las familias afectadas por ésta y otras enfermedades genéticas similares. Recientemente, embriones de cerdo han recibido una extensa edición genética usando CRISPR-Cas9 con la esperanza de proporcionar órganos más seguros para el trasplante en humanos.

De modo que si la edición se ha hecho en embriones de cerdo, ¿podría hacerse igualmente en embriones humanos? Esto, precisamente, fue lo que investigadores chinos hicieron cuando estos mismos investigadores usaron CRISPR-Cas9 para modificar el gen de la β-talasemia en 86 embriones humanos . La técnica ha pasado de ser prácticamente ineficiente, a que la secuencia de ADN esté modificada de forma exitosa en menos de un cuarto de embrión. No obstante, la comunicación de este descubrimiento generó mucha controversia a causa de las implicaciones éticas.

Aspectos éticos- futuro

Los aspectos éticos están relacionados no solo con la experimentación con embriones humanos, sino también con la controvertida ingeniería de líneas germinales. Con CRISPR-Cas9, es teóricamente posible hacer cambios en las células germinales (espermatozoides y óvulos), los cuales pueden ser transmitidos a la descendencia. Mientras que esta idea tiene un gran potencial para erradicar las enfermedades genéticas, también pone en relieve la pregunta de qué modificaciones deben ser permitidas como un tratamiento médico en el futuro. ¿Podrían rasgos como la inteligencia o el color de los ojos ser considerados apropiados para la mejora médica? Estos temores pueden parecer extravagantes, pero hay otra preocupación: la ingeniería de las líneas germinativas podría tener efectos completamente inesperados e irreversibles en las generaciones futuras. Esto es particularmente relevante puesto que las investigaciones genéticas recientes han encontrado que las interacciones entre genes y otros mecanismos hereditarios son mucho más complejos que lo que se pensaba inicialmente.

Estos aspectos no han escapado de la atención de los científicos. Algunos están de acuerdo con que la ingeniería de las líneas reproductoras es tan controvertida como las minas terrestres y creen que cualquier investigación sobre CRISPR-Cas9 usando embriones humanos deben de detenerse. Otros, sin embargo, creen que una total moratoria no solo sería difícil de aplicar sino que también impediría el avance en investigación. A pesar de estos diferentes puntos de vista, la comunidad científica parece haber optado por el diálogo y la transparencia como el camino a tomar, como se ha demostrado en las cumbres y reuniones sobre este tema en todo el mundo.

Mientras, el desarrollo de CRISPR-Cas9 continúa avanzando. Las compañías farmacéuticas están investigando en esta tecnología para favorecer el desarrollo de los medicamentes y los fallos técnicos están siendo corregidos y mejorados- mientras que una fuerte disputa por la patente está dejando fuera a los pioneros de la técnica (Doudna/Charpentier y Zhang). Independientemente de lo que ocurra, el desarrollo meteórico de CRISPR-Cas9 acaba tan solo de empezar.

Enlace:

http://www.scienceinschool.org/es/content/m%C3%A1s-r%C3%A1pido-m%C3%A1s-barato-crispr-la-nueva-revoluci%C3%B3n-de-la-tecnolog%C3%ADa-gen%C3%A9tica

CUESTIONES

1. ¿Cuál es tu opinión personal acerca de este descubrimiento científico? ¿Crees que es algo positivo que se siga investigando pese a los problemas éticos que plantea su desarrollo?

2.Independientemente de si estás a favor o en contra de este descubrimiento, ¿Crees que existe alguna posibilidad de que pueda volverse en contra de la humanidad?

RESPUESTAS

1. En mi opinión, me parece un descubrimiento muy interesante, el cual podría resultar muy útil en un futuro. Creo que podría beneficiar el desarrollo de la especie humana mejorando tanto la calidad como las condiciones de vida de las personas, sobre todo aumentaría la esperanza de vida. Erradicar las enfermedades podría convertirse en uno de los mayores avances tanto en ámbitos científicos como médicos. Sin embargo, aunque podría ser muy útil y necesario, habría que establecer una serie de límites, principalmente para que este descubrimiento no acabe siendo creador de los llamados y conocidos niños a la carta. En mi opinión, solo debería utilizarse para erradicar problemas que afectasen a la salud de las personas, y no por un mero capricho. Además, también podría utilizarse para la agricultura o para mejorar los xenotrasplantes. Tiene multitud de aplicaciones.

Por otro lado, creo que se debería seguir investigando y estudiando, pienso que es algo positivo y necesario. ¿Podemos imaginar todos los beneficios que originaría un mundo sin enfermedades, o mejor dicho, conociéndo la cura universal para todas ellas?, podríamos acabar con el cáncer, el ébola, el VIH... Y multitud de enfermedades más, algo que se conseguiría únicamente cortando la secuencia de ADN defectuosa e introduciendo otra ausente del problema en cuestión. Es cierto que deberían seguir experimentando, descubriendo si produce efectos secundarios, o intentar descubrir como podría afectar a la herencia en el paso de las generaciones ( podrían curarse y desaparecer también enfermedades hereditarias). Por todo ello, creo que es un gran descubrimiento y un gran avance.

2. Aunque piense que es un descubrimiento muy importante, también creo que como todo depende de la voluntad de la persona que realiza el proceso y lo tiene en su poder, es decir, depende de las manos en las que caíga. Este avance puede ser o muy positivo si se utiliza para hacer el bien, o puede tener un efecto nefasto en las personas. ¿Qué pasaría si en vez de curar enfermedades las introdujese? Me refiero a que si se puede realizar el proceso en una dirección, también podría ejecutarse en la dirección contraria, y entonces el efecto y resultado sería totalmente distinto. Por ejemplo, podrían introducir enfermedades potencialmente mortales en los seres humanos.

En mi opinión, es un avance científico muy importante y beneficioso, pero tratándose de la salud de las personas debería estar muy controlado y vigilado para que simplemente esté destinado a hacer el bien.