¿Que es la Tecnología CRISPR?
CRISPR es una tecnología que puede ser usada para editar genes y, como tal, probablemente cambie el mundo.
La esencia de CRISPR es simple: es una forma de encontrar un trozo específico de ADN dentro de una célula. Después de eso, el siguiente paso en la edición de genes de CRISPR suele ser alterar ese trozo de ADN. Sin embargo, CRISPR también se ha adaptado para hacer otras cosas, como activar o desactivar genes sin alterar su secuencia.
La tecnología de CRISPR es una fuente de energía para la investigación básica y también está cambiando el mundo en el que vivimos. Hay miles de artículos de investigación publicados cada año sobre sus diversas aplicaciones.
Entre ellas figuran la aceleración de la investigación sobre el cáncer, las enfermedades mentales, los posibles transplantes de órganos de animales a humanos, la mejora de la producción de alimentos, la eliminación de los mosquitos portadores del paludismo y la salvación de los animales de las enfermedades.
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Había formas de editar los genomas de algunas plantas y animales antes de que el método CRISPR fuera revelado en 2012, pero tomó años y costó cientos de miles de dólares. CRISPR lo ha hecho barato y fácil.
CRISPR ya se utiliza ampliamente para la investigación científica, y en un futuro no muy lejano muchas de las plantas y animales de nuestras granjas, jardines o casas pueden haber sido alteradas con CRISPR. De hecho, algunas personas ya están comiendo alimentos con CRISPR.
CRISPR en la medicina moderna
La tecnología CRISPR también tiene el potencial de transformar la medicina, permitiéndonos no sólo tratar sino también prevenir muchas enfermedades. Incluso podemos decidir usarla para cambiar los genomas de nuestros hijos. Un intento de hacer esto en China ha sido condenado como prematuro y poco ético, pero algunos piensan que podría beneficiar a los niños en el futuro.
CRISPR se está utilizando para todo tipo de otros propósitos también, desde tomar huellas digitales de las células y registrar lo que sucede dentro de ellas para dirigir la evolución y crear impulsos genéticos.
La clave de CRISPR son los muchos sabores de las proteínas «Cas» que se encuentran en las bacterias, donde ayudan a defenderse de los virus. La proteína Cas9 es la más utilizada por los científicos. Esta proteína puede ser fácilmente programada para encontrar y unirse a casi cualquier secuencia deseada, simplemente dándole un trozo de ARN para guiarla en su búsqueda.
Cuando la proteína Cas9 de CRISPR se añade a una célula junto con un trozo de ARN guía, la proteína Cas9 se engancha con el ARN guía y luego se mueve a lo largo de las hebras de ADN hasta que encuentra y se une a una secuencia de 20 letras de ARN que coincide con parte de la secuencia de ARN guía. Eso es impresionante, dado que el ADN empaquetado en cada una de nuestras células tiene seis mil millones de letras y es de dos metros de largo.
Lo que sucede a continuación puede variar. La proteína estándar Cas9 corta el ADN en el objetivo. Cuando se repara el corte, se introducen mutaciones que normalmente deshabilitan un gen. Este es, de lejos, el uso más común de CRISPR. Se llama edición de genoma – o edición de genes – pero generalmente los resultados no son tan precisos como ese término implica.
CRISPR también puede ser usado para hacer cambios precisos como reemplazar genes defectuosos – verdadera edición del genoma – pero esto es mucho más difícil.
Se han creado proteínas Cas personalizadas que no cortan el ADN ni lo alteran de ninguna manera, sino que simplemente activan o desactivan los genes: CRISPRa y CRISPRi respectivamente. Otros, llamados editores de base, cambian una letra del código del ADN por otra.
Entonces, ¿por qué lo llamamos CRISPR? En el uso popular, «CRISPR» (se pronuncia «crisper») es la abreviatura de «CRISPR-Cas9». Los CRISPRs son estiramientos especializados de ADN. La proteína Cas9 (o «CRISPR-asociada») es una enzima que actúa como un par de tijeras moleculares, capaz de cortar cadenas de ADN.
Utilidad y limitaciones
CRISPR-Cas9 se ha hecho popular en los últimos años. Los investigadores señalan que la tecnología es fácil de usar y es unas cuatro veces más eficiente que la anterior mejor herramienta de edición de genomas (llamada TALENS).
En 2013, los primeros informes sobre el uso de CRISPR-Cas9 para editar células humanas en un entorno experimental fueron publicados por investigadores de los laboratorios de Church y Feng Zhang del Instituto Broad del Instituto Tecnológico de Massachusetts y Harvard. Los estudios que utilizan modelos in vitro (laboratorio) y animales de enfermedades humanas han demostrado que la tecnología puede ser eficaz para corregir defectos genéticos. Entre los ejemplos de estas enfermedades se encuentran la fibrosis quística, las cataratas y la anemia de Fanconi, según un artículo de revisión de 2016 publicado en la revista Nature Biotechnology. Estos estudios preparan el camino para las aplicaciones terapéuticas en humanos.
«Creo que la percepción pública de CRISPR está muy centrada en la idea de usar la edición genética clínicamente para curar enfermedades», dijo Neville Sanjana, del Centro del Genoma de Nueva York y profesor asistente de biología, neurociencia y fisiología de la Universidad de Nueva York. «Esta es sin duda una posibilidad excitante, pero esto es sólo una pequeña parte.»
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La tecnología CRISPR también se ha aplicado en las industrias alimentaria y agrícola para la ingeniería de cultivos probióticos y para la vacunación de cultivos industriales (para el yogur, por ejemplo) contra los virus. También se está utilizando en los cultivos para mejorar el rendimiento, la tolerancia a la sequía y las propiedades nutricionales.
Otra posible aplicación es la creación de unidades de genes. Se trata de sistemas genéticos que aumentan las posibilidades de que un rasgo particular pase de padres a hijos. Con el tiempo, en el curso de las generaciones, el rasgo se propaga a través de poblaciones enteras, según el Instituto Wyss. Los impulsos genéticos pueden ayudar a controlar la propagación de enfermedades como el paludismo al aumentar la esterilidad entre el vector de la enfermedad – mosquitos Anopheles gambiae hembra – según el artículo de 2016 de Nature Biotechnology. Además, las unidades de genes también podrían utilizarse para erradicar las especies invasoras y revertir la resistencia a los plaguicidas y los herbicidas, según un artículo de 2014 de Kenneth Oye y sus colegas, publicado en la revista Science.
Sin embargo, CRISPR-Cas9 no está exento de inconvenientes.
Además, la eficiencia de la edición del genoma puede variar. De acuerdo con el artículo del 2014 de la revista Science de los autores Doudna y Charpentier, en un estudio realizado en el arroz, la edición de genes se produjo en casi el 50 por ciento de las células que recibieron el complejo ARN-Cas9. Mientras que otros análisis han demostrado que, dependiendo del objetivo, las eficiencias de edición pueden llegar hasta el 80 por ciento o más.
También existe el fenómeno de los «efectos fuera del objetivo», en el que el ADN se corta en sitios distintos del objetivo previsto. Esto puede llevar a la introducción de mutaciones no deseadas.
Estableciendo límites
Las numerosas aplicaciones potenciales de la tecnología CRISPR plantean interrogantes sobre los méritos y consecuencias éticas de la manipulación de los genomas.
En el artículo de 2014 de la revista Science, los investigadores señalan el potencial impacto ecológico de la utilización de las unidades de genes. Un rasgo introducido podría propagarse más allá de la población objetivo a otros organismos a través de cruces. Los impulsos genéticos también podrían reducir la diversidad genética de la población objetivo.
La realización de modificaciones genéticas en embriones humanos y células reproductivas como el esperma y los óvulos se conoce como edición de la línea germinal. Dado que los cambios en estas células pueden transmitirse a las generaciones posteriores, el uso de la tecnología CRISPR para realizar ediciones de la línea germinal ha planteado una serie de preocupaciones éticas.
La eficacia variable, los efectos fuera del objetivo y las ediciones imprecisas plantean riesgos de seguridad. Además, hay muchas cosas que todavía son desconocidas para la comunidad científica. En un artículo publicado en 2015 en la revista Science, David Baltimore y un grupo de científicos, especialistas en ética y expertos jurídicos señalan que la edición de la línea germinal plantea la posibilidad de consecuencias imprevistas para las generaciones futuras «porque hay límites a nuestro conocimiento de la genética humana, las interacciones entre los genes y el medio ambiente y las vías de la enfermedad (incluida la interacción entre una enfermedad y otras afecciones o enfermedades en el mismo paciente)».
Otras preocupaciones éticas son más matizadas. ¿Deberíamos hacer cambios que podrían afectar fundamentalmente a las generaciones futuras sin tener su consentimiento? ¿Qué pasa si el uso de la edición de la línea germinal pasa de ser una herramienta terapéutica a una herramienta de mejora de varias características humanas?
Para abordar estas preocupaciones, las Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina elaboraron un amplio informe con directrices y recomendaciones para la edición del genoma.
Aunque las Academias Nacionales instan a la cautela en la edición de la línea germinal, enfatizan que «cautela no significa prohibición». Recomiendan que la edición de la línea germinal se haga sólo en los genes que conducen a enfermedades graves y sólo cuando no haya otras alternativas de tratamiento razonables. Entre otros criterios, subrayan la necesidad de disponer de datos sobre los riesgos y beneficios para la salud y la necesidad de una supervisión continua durante los ensayos clínicos. También recomiendan hacer un seguimiento de las familias durante varias generaciones.
