CRISPR, una herramienta para editar el genoma que está revolucionando la ciencia

Desde el 2012 se ha venido consolidando una herramienta que permite hacer cambios al ADN (Ácido DesoxirriboNucleico) de forma muy precisa y relativamente fácil, conocida como CRISPR, la cual está revolucionando la comunidad científica por las increíbles oportunidades que abre para la investigación en medicina, agricultura y medio ambiente, y esta generando grandes debates éticos por el potencial que tiene para permitirnos crear bebes con características a nuestro antojo (Dance 2015).

¿Qué es CRISPR? 

CRISPR es una herramienta de ingeniería genética basada en un sistema de defensa que tienen las bacterias. Cuando las bacterias son atacadas por virus, las bacterias se defienden cortando el material genético de éstos, utilizando unas “tijeras moleculares”, guiadas por ciertas secuencias que las bacterias han guardado dentro su propio material genético de ataques anteriores. Dichas secuencias tienen una estructura muy particular, que consta de una secuencia pequeña de ADN, seguida por la misma secuencia pero en reversa (es decir secuencias palindrómas), seguida por la secuencia que guía las “tijeras moleculares” hacia el ADN viral, seguida por mas secuencias palindrómas. Toda esta estructura se repite varias veces, cada vez con secuencias que guían las “tijeras moleculares” hacia diferentes ADN virales. De ahí su nombre CRISPR, que no es más que las siglas de la descripción de la estructura de estas secuencias en inglés: Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeat. Desde el 2012, unos cuatro grupos de investigación han venido desarrollado la tecnología necesaria para convertir este sistema de defensa de las bacterias en una herramienta que les permita a los científicos cortar secuencias específicas de ADN en cualquier organismo (Pennisi 2013). Una vez los científicos cortan la secuencia de ADN que desean, el sistema de reparación de ADN de cada organismo intenta reparar el ADN cortado, pero este proceso es imperfecto, por lo cual la secuencia de ADN queda, en efecto, modificada (Dance 2015), como se ve en la figura 1.

 

¿Cuáles son las ventajas de CRISPR?

Antes de la aparición de CRISPR ya existían herramientas que permitían a los científicos modificar el ADN. Sin embargo, dichas herramientas son muy complejas y costosas, por lo que obtener resultados tangibles en un proyecto de modificación del ADN tardaba meses. Ahora, con la llegada de CRISPR, se pueden empezar a obtener resultados tangibles en cuestión de semanas (Pennisi 2013). Esta gran ventaja de CRISPR se debe a que el reconocimiento del ADN a modificar se logra a través de una molécula fácil de sintetizar y de almacenar, llamada ARN (que es como una prima del ADN), mientras que en las herramientas anteriores, el reconocimiento del ADN a modificar se basaba en proteínas, que son moléculas difíciles de sintetizar y de almacenar. En consecuencia, los experimentos basados en CRISPR son mucho más fáciles, baratos y rápidos de realizar, por lo que CRISPR está reemplazando a las anteriores herramientas de modificación del ADN en los laboratorios de investigación alrededor del mundo (Ledford 2015).

Controversias alrededor de CRISPR

CRISPR puede funcionar prácticamente en cualquier organismo. Se ha utilizado exitosamente en levaduras, tabaco, arroz, ranas, ratones, conejos, y humanos (Sander and Joung 2014). Así que CRISPR tiene el potencial de ser aplicado en campos tan variados como el mejoramiento de plantas o animales, manejo ambiental o medicina. Sin embargo, CRSIPR ha generado grandes controversias en todos estos campos porque representa un nuevo concepto en cuanto a la modificación de genes. Por ejemplo, en el área de mejoramiento de animales o plantas para el beneficio de los humanos, al menos en los Estados Unidos, todavía no es claro cómo se regularan los organismos generados con CRISPR (Ledford 2015).

Pero mas allá del mejoramiento de animales o plantas, la mayor controversia que ha generado CRISPR es al ser aplicado en la modificación del ADN de embriones humanos. La controversia radica en que estas modificaciones genéticas podrían pasar a las siguientes generaciones, lo cual conllevaría riesgos imposibles de prever. Además, se abre la puerta a hacer cambios genéticos no solo para curar enfermedades, sino para obtener características deseables en un nuevo ser humano; una puerta que fácilmente nos puede llevar a prácticas peligrosasy éticamente inaceptables (Cyranoski and Reardon 2015).

El pasado mes de Abril, un laboratorio de la Universidad de Guangzhou, de la China, reportó la utilización de CRISPR para modificar genes en embriones humanos (Liang et al. 2015). Aunque los embriones eran inviables, el estudio ha causado un gran alboroto por ser el primer reporte de la aplicación de CRISPR en embriones humanos; tanto, que aún antes de que el estudio fuera publicado, varios de los científicos de Estados Unidos más influyentes en el área, como Jennifer Doudna −una de las descubridoras de CRISPR− y George Church –un profesor de la Universidad de Harvard y pionero en el uso de CRISPR− hicieron un llamadoa poner un moratorio para que no se hagan modificaciones al ADN de células germinales humanas en Nature (Baltimore et al. 2015) y Science (Lanphier et al. 2015), posiblemente las dos revistas científicas más influyentes de nuestro tiempo. Sin embargo, investigadores del instituto Francis Crick, el nuevo centro de investigación en biomédica de Londres, van en dirección contraria, y pidieron autorización para editar genes en embriones utilizando CRISPR el pasado 18 de Septiembre, con el objetivo de investigar el desarrollo embrionario humano (Cressey et al. 2015).

Así que mientras se dan los debates éticos, se establece el marco legal que regirá el uso de CRISPR y se define quien se lleva el crédito intelectual, y de paso, el control de las patentes  −las que están siendo disputadas por Jennifer Doudna y Feng Zhang, investigador del Instituto de Tecnología de Massachusetts y de la Universidad de Harvard (Regalado 2015)− muchos laboratorios alrededor del mundo continúan optimizando la tecnología CRISPR y utilizándola en los proyectos más significativos e impactantes del momento.

Por Diana Bernal

Referencias

Baltimore, D., Paul Berg, Michael Botchan, Dana Carroll, R Alta Charo, George Church, Jacob E Corn, et al. 2015. “A Prudent Path Forward for Genomic Engineering and Germline Gene Modification.” Science 348 (6230) (April 3): 36–38.

Cyranoski, David, and Sara Reardon. 2015. “Embryo Editing Sparks Epic Debate.” Nature 520 (7549) (April 29): 593–595.

Cressey, D., Abbott, A. and Ledford, H. 2015. “UK scientists apply for licence to edit genes in human embryos”. Nature Publishing Group. Tomado de http://www.nature.com/news/uk-scientists-apply-for-licence-to-edit-genes-in-human-embryos-1.18394 en Septiembre de 2015.

Dance, Amber. 2015. “Core Concept: CRISPR Gene Editing.” Proceedings of the National Academy of Sciences 112 (20): 6245–6246.

Lanphier, Edward, Fyodor Urnov, Sarah Ehlen Haecker, Michael Werner, and Joanna Smolenski. 2015. “Don’t Edit the Human Germ Line.” Nature 519 (7544) (March 12): 410–411.

Ledford, Heidi. 2015. “CRISPR, the Disruptor.” Nature 522 (7554) (June 3): 20–24.

Liang, Puping, Yanwen Xu, Xiya Zhang, Chenhui Ding, Rui Huang, Zhen Zhang, Jie Lv, et al. 2015. “CRISPR/Cas9-Mediated Gene Editing in Human Tripronuclear Zygotes.” Protein & Cell 6 (5): 363–372.

Pennisi, Elizabeth. 2013. “The CRISPR Craze.” Science 341 (6148): 833–836.

Regalado, Antonio. 2015. “El hallazgo biotecnológico del siglo está envuelto en una guerra de patentes”. MIT Technology review. Traducido por Lia Moya. Tomado de http://www.technologyreview.es/biomedicina/46583/el-hallazgo-biotecnologico-del-siglo-esta/ en Septiembre de 2015.

Sander, Jeffry D, and J Keith Joung. 2014. “CRISPR-Cas Systems for Editing, Regulating and Targeting Genomes.” Nature Biotechnology 32 (4): 347–55.