Cómo funciona la edición de genes CRISPR

Los mutantes son geniales, ¿verdad? X-Men, Teenage Mutant Ninja Turtles y superhéroes en cómics y películas nos sorprenden con los poderes especiales que se han derivado de sus mutaciones genéticas. Sin embargo, esas mutaciones genéticas ficticias son un poco difíciles de conseguir: tienes que haber sido mordido por alguna araña especial o haber estado expuesto a alguna sustancia radiactiva.

Pero, ¿y si hacer modificaciones genéticas no solo fuera fácil, sino también rápido y barato? ¿Te convertirías voluntariamente en un mutante? Bueno, con una tecnología llamada CRISPR, es posible que puedas hacerlo. No nos malinterpreten: CRISPR no lo convertirá en un superhéroe, pero este descubrimiento científico tiene el potencial de impactarnos en gran medida.

Abreviatura de repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas , CRISPR nos permite mover genes de cualquier ser vivo a otro, alterando el ADN para las generaciones venideras. Nos permite eliminar genes que están haciendo cosas terribles, como los que causan enfermedades, y reemplazarlos con segmentos de ADN que son inocuos.

Al mismo tiempo, la tecnología CRISPR es tan poderosa que los humanos podrían comenzar a usarla para algo más que curar enfermedades. Tal vez para crear cultivos y ganado más resistentes a las enfermedades. O para hacer mutantes de levadura que produzcan combustibles que podamos usar para hacer funcionar nuestros autos. Podríamos comenzar a ser realmente creativos y hacer bebés de diseño , o incluso usar la tecnología para el mal: diseñar armas biológicas que son específicas de la especie y eliminar especies enteras de la faz del planeta.

A medida que aprendemos más sobre lo que MIT Technology Review llamó "el mayor descubrimiento biotecnológico del siglo", también debemos pensar cuándo debemos usar CRISPR y cómo se debe regular.

1. Asesinos bacterianos
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Si bien la tecnología CRISPR es bastante asombrosa, los humanos que modifican genéticamente diferentes organismos no son nada nuevo. En el lado de la baja tecnología, hemos estado cultivando selectivamente durante mucho tiempo. Cuando los agricultores se toparon con una naranja jugosa o un tomate de colores brillantes, preservaron esos genes deseables al plantar semillas de esa planta.

Pero en los últimos años, hemos impulsado la biotecnología a un nivel superior. A principios de la década de 2000, los científicos descubrieron cómo usar enzimas, llamadas nucleasas con dedos de zinc, para eliminar y reemplazar genes específicos no deseados en una variedad de organismos. Sin embargo, las enzimas con dedos de zinc eran costosas (más de $ 5,000 cada una), difíciles de fabricar y la tasa de éxito no era óptima [fuente: Ledford ].

Entonces, si bien la tecnología para editar genes estaba allí, no fue hasta que apareció CRISPR que la idea de cambiar deliberadamente el ADN de un organismo se sintió al alcance de la mano. La primera referencia a CRISPR fue en un artículo de revista de 1987 donde los científicos informaron haber encontrado las repeticiones cortas de ADN que son la base de la tecnología en la bacteria E. coli . Pero no fue hasta 2012 que CRISPR se volvió relevante. Desde entonces, el uso de CRISPR se ha disparado en la comunidad científica. Se han recaudado más de mil millones de dólares como capital inicial para empresas de biotecnología que utilizan la técnica [fuente: Ledford ]. La financiación gubernamental para la investigación CRISPR también está por las nubes.

Solo en 2014, los Institutos Nacionales de Salud comprometieron cerca de $ 90 millones para la investigación CRISPR [fuente: Ledford ]. Y desde 2010, se han presentado más de 200 patentes relacionadas con CRISPR [fuente: Ledford ]. El rápido ritmo de la investigación no parece estar disminuyendo. A medida que los científicos aprenden más sobre CRISPR, parece que están aprendiendo menos sobre cómo la técnica es limitada y, en cambio, sobre cuán poderosa es. T

Entonces, ¿qué tiene esta técnica que la hace tan poderosa?

En 1987, los científicos que estudiaban E. coli descubrieron segmentos repetidos en el ADN de la bacteria. Este tipo de patrón en el ADN bacteriano es inusual, por lo que se animaron cuando lo notaron e informaron el hallazgo. Con el tiempo, los científicos comenzaron a ver este patrón en muchos tipos diferentes de bacterias, pero aún no había una hipótesis sobre qué era y por qué estaba allí. Pero en 2005, una búsqueda en una base de datos de ADN mostró que las "repeticiones palindrómicas cortas agrupadas regularmente interespaciadas" (o CRISPR) coincidían con el ADN del virus.

Pero, ¿por qué las bacterias habrían albergado el ADN del virus? El científico Eugene Koonin planteó la hipótesis de que cuando las bacterias sobreviven a un ataque de virus, cortan el virus en pedazos pequeños y almacenan parte del ADN del virus en su propio genoma para que luego puedan reconocerlo y atacarlo si se lo vuelven a encontrar. Básicamente, almacenan una imagen del virus en su bolsillo trasero para reconocer al malo si volviera a aparecer, un mecanismo de defensa notable del sistema inmunológico bacteriano.

La hipótesis de Koonin era correcta. Si ese virus ataca de nuevo, las bacterias fabrican "asesinos" especiales. Estos asesinos pueden leer la secuencia de ARN de cualquier ADN de virus con el que se encuentren, reconocer si coincide con la información que han almacenado en su ADN, atraparlo y cortarlo. Es como si la bacteria hubiera creado unas tijeras inteligentes muy específicas.

Este descubrimiento fue bastante bueno, pero no tanto como lo que la científica de la Universidad de California, Berkeley, Jennifer Doudna (quien desde entonces ganó el premio Nobel de Química 2020 con Emmanuelle Charpentier por su trabajo en CRISPR) pensó hacer con la información. Ella sugirió que los científicos podrían usar CRISPR como una herramienta para ayudarlos a editar genes. Si equiparan a la bacteria con un segmento de ADN que se sabe que es malo, digamos un gen que causa ceguera, podrían enviar a la bacteria a buscar el gen malo, donde la bacteria lo encontraría y lo asesinaría. Y luego podríamos aprovechar el mecanismo de reparación natural en las células bacterianas para arrojar un gen más deseable en su lugar [fuente: RadioLab ].

¡Funcionó! ¡Y siguió funcionando! Revertir las mutaciones de la ceguera ha sido solo una de las formas en que se ha demostrado que funciona CRISPR. Ha impedido que las células cancerosas se multipliquen, hizo que las células sean impermeables al VIH, nos ayudó a crear trigo y arroz resistentes a las enfermedades y muchos otros avances. En 2015, los científicos chinos incluso intentaron usar la tecnología en embriones humanos no viables, pero en solo unos pocos casos CRISPR hizo los cortes correctos en el ADN [fuente: Maxmen ].

Pero esto plantea la pregunta: ¿Queremos usarlo en embriones? ¿Deberíamos permitírnoslo? ¿Quién regulará el uso de CRISPR?

La tecnología CRISPR es tan relativamente nueva que la comunidad científica aún tiene que comprender completamente todo su poder. Pero una cosa es segura: saben que su capacidad para impactar a la raza humana puede no ser igualada por ninguna otra biotecnología . Con ese gran potencial, la necesidad de desarrollar regulaciones en torno a su uso es imperativa. Pero el ritmo vertiginoso al que se lleva a cabo la investigación en el laboratorio ha dejado poco tiempo para discutir cuáles deberían ser las reglas en torno a la investigación y el uso. Suena genial que CRISPR pueda eliminar genes malos e indeseados y reemplazarlos por otros más deseables. Pero, ¿quién puede decir qué es malo y qué es bueno?

Sin ninguna regulación, CRISPR podría desarrollarse hasta el punto en que pueda usarse de manera segura en un embrión humano para alterar su ADN. ¿Algún padre diría que no a CRISPR si supiera que su hijo tiene el gen de la enfermedad de Huntington y que CRISPR podría eliminarlo antes de que naciera el bebé? Y si permitimos que los padres tomen estas decisiones sobre alterar el ADN de su bebé antes de que nazca, ¿dónde se detendría eso? ¿Podrían decidir hacer que su bebé sea alto en lugar de bajo? ¿Rubio en lugar de moreno? Los cambios que los padres podrían optar por impartir a sus hijos serían permanentes y se transmitirían de generación en generación. Si este escenario se desarrolla, es fácil ver cómo podría aumentar la división entre los que tienen y los que no tienen. Y no sabemos qué podría pasarle a largo plazo a un niño cuyos genes son reemplazados.

En diciembre de 2015, un grupo de científicos, bioeticistas y expertos en políticas de diferentes países se reunieron para hablar sobre la regulación de la edición de genes humanos. Un experto de EE. UU. mencionó que la Administración de Alimentos y Medicamentos no solo necesitaba regular la tecnología, sino también sus usos específicos para evitar el uso no indicado en la etiqueta. También mencionó que podría haber más riesgo al editar genes de plantas que al editar genes humanos [fuente: Regulatory Affairs Professionals Society ].

Con el gran poder de esta tecnología, las preguntas sobre CRISPR deben abordarse por separado de las preguntas sobre organismos genéticamente modificados . Sin embargo, lograr que todos en todo el mundo estén en sintonía seguirá siendo un desafío.

Publicado originalmente: 3 de mayo de 2016

Nota del autor: Cómo funciona la edición de genes CRISPR

Escribir artículos como este me asusta. Esta tecnología es tan, tan emocionante. Las implicaciones generalmente parecen geniales, pero también se siente como si hubiéramos comenzado a descubrir tanto sobre cómo manipular la vida con tecnología que estamos obligados a equivocarnos en algún momento. CRISPR nos da tanto poder, y en formas que no podemos anticipar. El mundo funciona bien, ¿sabes? Jugar con eso es simplemente aterrador. Por otra parte, ¿cómo podríamos ignorar una técnica tan poderosa que podría ayudarnos de tantas maneras?

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