LA NUEVA HERRAMIENTA DE LA BIOLOGÍA: CRISPR

Artículo original de Caroline Sferrazza

Traducción de Elena Blanco-Suárez

Si la lectura detenida de titulares forma parte de tu rutina diaria, seguramente te habrás encontrado con un acrónimo que está acaparando toda la popularidad en las secciones de Ciencia y Tecnología durante al menos los dos últimos años: CRISPR.

Incluso una vez aprendiste lo que significa CRISPR – Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats – no queda muy claro lo que dicha tecnología hace, y mucho menos el por qué se ha hecho protagonista de tantos titulares o ha hecho que los biólogos anden locos por ella.

¿Qué es CRISPR?

CRISPR – que también se refiere a CRISPR/cas9 – es un sistema de edición del AND. Este sistema natural fue primero descubierto en una bacteria. Los científicos se percataron de unas secuencias cortas de ADN que se repetían en el genoma bacteriano.  A dichas secuencias las llamamos CRISPR: aparecen en grupos (Clusters) que se encuentran Regularmente Interespaciados, son Sencillos Palíndromos que se Repiten en varios lugares. Estas secuencias CRISPR se encuentran flanqueadas por secuencias únicas que no se encuentran en ningún otro lado del genoma bacteriano. Más tarde los científicos identificarían dichas secuencias como ADN proveniente de virus. Si fueses una pequeña bacteria, los virus son tus enemigos. De la misma forma que el sistema inmune del cuerpo humano genera anticuerpos para combatir los invasores que nos ponen enfermos, estas bacterias encontraron una manera de identificar los virus externos que las dañarían – pusieron una secuencia de ADN que pudiera identificar el virus entre dos secuencias CRISPR, como si fuera un cartel de búsqueda y captura en su versión molecular.

Al parecer, no soy la primera a la que se le ocurrió esta metáfora.

En este punto es donde Cas9 entra en escena. Cas se refiere a un grupo de enzimas – proteínas asociadas a CRISPR – que interaccionan con las secuencias CRISPR para eliminar el ADN externo. Si las secuencias CRISPR son los carteles de búsqueda y captura, la enzima Cas9 es el sheriff. Recoge el cartel, en la forma de una secuencia guía de ARN que contiene los códigos identificativos que estaban flanqueados por secuencias CRISPR. Una vez Cas9 ha encontrado la secuencia que coincide, neutraliza la amenaza cortando dicha secuencia. En el laboratorio, Cas9 usa el ARN guía que el científico ha diseñado para encontrar y editar la secuencia específica; es nuestro propio editor genético customizado.

¿Por qué CRISPR acapara tantos titulares?

Esto es genial y todo eso, pero los científicos llevan editando AND bastante tiempo ya. Así que ¿Por qué una aparente extensión de una tecnología que ya existía está acaparando tantos titulares – especialmente en publicaciones no científicas – tantas veces durante los últimos años?

Pues resulta que hay una lista de razones para esto.

CRISPR es mucho más eficiente.

La edición de ADN es mucho más rápida y precisa ahora que tenemos CRISPR. Una vez has diseñado tu ARN guía (el cartel molecular de búsqueda y captura), puedes pedirlo online y tenerlos en el laboratorio tan fácilmente como hacer un pedido de 1500 mariquitas vivas en Amazon (desafortunadamente, ni las mariquitas ni los ARN guías son aptos para el envió Prime, pero aun así es bastante rápido). Una vez llega el ARN guía, tus experimentos avanzaran mucho más rápidamente también. Digamos que deseas un modelo de ratón de un enfermedad humana, y para ello necesitas alterar el ADN para introducir una mutación determinada. Antes, criar a estos ratones genéticamente modificados podría llevar un año o más. Normalmente necesitabas varias generaciones de ratones hasta que aquellos con la mutación genética empezaban a aparecer. Con CRISPR, solo necesitas una generación de ratones para obtener el modelo deseado.

Otra característica increíble de CRISPR es que es potencialmente un sistema de edición de ADN universal. Solía ocurrir que de alguna forma los científicos estaban limitado en cuanto al tipo de organismos que podían usar debido a que solo sabían manipular el genoma de ciertas especies. Esto es parcialmente la razón de por qué animales como los ratones y las moscas de la fruta son tan comunes en la investigación biomédica – sabemos cómo editar el ADN para crear nuestros modelos. CRISPR, sin embargo, es teóricamente capaz de editar el ADN de cualquier animal. Y como resultado…

#SaveTheWoollys

CRISPR abre un mundo de posibilidades innovadoras.

 Si podemos editar el ADN de lo que sea, ¿por dónde empezamos a analizar las ganancias potenciales? Realmente puedes dejar tu imaginación explorar todo tipo de ideas. Incluso traer de vuelta especies extintas. Pero si un mundo lleno de mamuts lanudos no es una de tus prioridades, CRISPR representa un punto de inflexión a la hora de generar soluciones prácticas para algunos de nuestros problemas colectivos más grandes.

Empecemos con un problema global que querríamos solucionas – el hambre. CRISPR tiene grandes implicaciones para la crisis de la hambruna. En el reino de la agricultura, CRISPR ya está siendo usado para generar cultivos resistentes a las pestes y enfermedades más comunes que eliminan importantes suministros de comida. También puede reforzar las fuentes animales de alimentos. Por ejemplo, un tipo transgénico de salmos que crece hasta su máximo en menor tiempo que el salmón salvaje fue aprobado por la FDA para consumo humano. Fue un descubrimiento muy emocionante ya que la sostenibilidad es un problema significativo en el mundo de la pesca comercial. Sin embargo, hay cierta preocupación sobre la posibilidad de que este salmón transgénico escape de las piscifactorías y se cruce con el salmón salvaje, lo cual podría tener un impacto ecológico negativo. CRISPR ha sido utilizada para esterilizar al salmón transgénico, para evitar una amenaza al equilibrio del medio ambiente en el caso de que escapase.

“CRISPR Zoo”

El uso de CRISPR para modificar los genomas animales podría utilizarse también para ralentizar o incluso frenar la propagación de enfermedades graves en el caso de que utilizasen mosquitos u otros portadores. Para este fin, los investigadores han estado utilizando CRISPR para desarrollar un sistema conocido como gene drives. Gracias a los gene drives, los genomas son editados de forma que ciertos genes tendrán más posibilidades de que futuras generaciones los hereden. Por ejemplo en mosquitos, un gene drive para la resistencia a la malaria podría pasarse rápidamente entre poblaciones enteras. Como la solución a la sostenibilidad del salmón, un gene drive podría propagar un gen que esteriliza los mosquitos, que es otro método interesante para frenar una enfermedad infecciosa.

También hay mucho interés rodeando la idea de que CRISPR podría editar el ADN humano. Esto no es ninguna idea futurista sacada de una novel de ciencia ficción; científicos de China ya han editado el ADN de embriones humanos usando CRISPR. Con esta tecnología, podríamos editar los genomas del sistema inmune humano para crear células inmunes más fuertes específicamente diseñadas para atacar el cáncer. Es solo una increíble opción que ofrece CRISPR en humanos. Dicho esto, existen muchos problemas éticos asociados a la edición del genoma humano. Su potencial para la innovación positiva y negativa hace que se convierta en un tema de intenso escrutinio y debate. Por esto mismo no vamos a tratar el tema aquí, si no en un post que vendrá más adelante.

Oh, y luego está todo el drama legal.

No podría ignorar que existe otra razón por la que CRISPR es tan popular en las noticias. Ha habido cierto drama legal en cuando a quien exactamente pertenece CRISPR (como aclaración, “pertenecer” es una exageración; es una disputa sobre patentes, pero todos los científicos pueden usar CRISPR si quieren sin necesidad de incluir una molesta ley de patentes). Si eres como yo, la pregunta para obvia – ¿Quién lo hizo primero? Esa persona es la que debería tener la patente.

Bueno, pues parece que la cosa no es tan simple.

La primera publicación en la que se menciona el uso de CRISPR fue en Science en 2012. Ese artículo es de las doctoras Jennifer Doudna y Emmanuelle Charpentier. La Universidad de California solicito la patente basada en su trabajo en 2012 pero rápidamente apareció otra solicitud de patente en el mismo año por el MIT. Esa solicitud vino del doctor Feng Zhang, el cual extendió el uso de CRISPR a células superiores, como las mamíferas. Y aquí es donde entra la disputa; muchos dicen que el uso en mamíferos es una extensión obvia del trabajo pionero original. ¿Interfiere la solicitud de patente del MIT con la de la Universidad de California? Según una reciente declaración de la oficina de patentes de US – no. El hecho de que las doctoras Doudna y Charpentier no hicieron su solicitud para células de mayor orden de manera suficientemente obvia como para interferir en la patente del MIT.

Es un debate en el mundo de la ciencia muy comentado y por buenas razones. Más allá de las finas líneas de la ley de patentes, este caso también decide como la historia va a recordar la creación de una tecnología revolucionaria, y en particular quién fue la persona detrás de ella. En lugar de escarbar en los entresijos legales, este es un buen punto de partida para indagar y decidir por ti mismo quien se merece la gloria.

Posiblemente lo más emocionante sobre CRISPR (al menos en mi opinión) es que es solo el comienzo. En los próximos años traerá grandes innovaciones a varios campos científicos, todo gracias a la habilidad para reconocer el gran potencial de un sistema que las diminutas bacterias han estado utilizando en su beneficio durante mucho tiempo. El drama legal aún no ha acabado, así que en ese frente también habrá interesantes novedades, si es que es lo que te gusta. Si tienes tantas ganas como yo de ver como esta historia continua desarrollándose, te recomiendo que escuches este episodio de Radiolab (en inglés), donde indagan más a fondo sobre el mecanismo, historia y potencial de CRISPR.