¡Muy buenos días a todos! Hoy os traemos un artículo sobre uno de los descubrimientos más importantes de las últimas décadas. Una tecnología que en muy poco tiempo se ha convertido en una herramienta fundamental en muchos campos de investigación, con un potencial enorme para cambiar la vida de millones de personas. Nos referimos a CRISPR, la técnica de edición genética que ha revolucionado el mundo de la biotecnología.
¿Y qué es la tecnología CRISPR? Pues una especie de tijeras capaces de cortar la molécula de la que está hecho nuestro material genético. Es decir, el ADN. Lo más increíble es que podemos dirigir a estas tijeras con muchísima precisión y cortar así en el sitio exacto que queramos. Esto significa que podemos editar los genes como queramos… ya veréis lo que esto significa.
CRISPR y la revolución en biotecnología
En la biotecnología utilizamos organismos vivos, sus componentes o sustancias que derivan de ellos para crear algo que ayude a las personas. Vale, es verdad que esta definición es muy general… pero es normal que lo sea, ya que la Biotecnología se ha usado para hacer muchas de las cosas que te rodean. El pan o la cerveza, los detergentes para lavar tu ropa, el bioetanol usado como combustible, los antibióticos, la famosa PCR o las vacunas frente al COVID-19… todos tienen por detrás procesos biotecnológicos.
El origen de CRISPR
Y ahora sí, vamos a explicar de dónde procede esta tecnología. Para ello, tenemos que hablar de virus. Sí, ya sabemos que a nadie le apetece una nueva pandemia mundial y que cuanto más lejos estén de nosotros mejor. Pero resulta que, aunque no lo parezca, la gran mayoría de virus son inofensivos para nosotros. Se estima que existen quintillones de virus en nuestro planeta. Creednos, esto es un uno con muuuchos ceros detrás. Y la mayoría infectan a bacterias. A estos virus se les conoce como bacteriófagos.
Cuando una persona se infecta por primera vez con un virus, su sistema inmune aprende cómo luchar contra él. Así, si se vuelve a infectar en un futuro con el mismo virus lo derrotará con mayor facilidad. Esto mismo ocurre cuando nos vacunamos, ya que estamos ayudando a nuestro cuerpo a que aprenda a luchar contra un patógeno en específico.
Pero las bacterias no tienen la suerte de contar con vacunas contra los bacteriófagos. Aun así, es lógico pensar que tengan alguna forma de protegerse contra ellos. Este misterio comenzó a resolverse en 2005 gracias al microbiólogo español Francis Mojica y a su estudio de unos microorganismos que viven en las salinas de Santa Pola, cerca de Alicante en España.
Desde hacía tiempo se sabía que muchas bacterias tienen en su genoma unas secuencias idénticas, es decir con el mismo patrón de nucleótidos (ya sabéis, las cuatro letras que forman el ADN: A, T, G, C…), que se repiten sin parar. Entre medias de estas secuencias repetidas hay otras secuencias que nadie sabía qué eran o si tenían alguna utilidad. Francis Mojica y su equipo dieron con la tecla cuando descubrieron que esas secuencias extrañas eran idénticas a fragmentos del material genético de distintos virus.
Cuando un virus infecta una bacteria, inyecta en su interior su material genético y se aprovecha de la maquinaria de la bacteria para hacer miles y miles de copias. Cada una de esas copias formará parte de un nuevo virus que irá en busca de una nueva presa a la que infectar. A veces, cuando una bacteria sobrevive a la infección, coge un fragmento del material genético del virus y lo incluye en su propio ADN. Exacto, lo guardan entre medias de las secuencias repetitivas que os hemos mencionado.
A estas secuencias se las llamó CRISPR, que en español se traduce como “repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas”. Sí, nosotros también pensamos que el nombre elegido podría haber sido un poco más sencillito.
Imaginaros que pasado un tiempo este virus ataca a esta bacteria o a otra de su descendencia. Esta bacteria tiene a su disposición una biblioteca CRISPR donde tiene guardados muchos fragmentos de ADN de distintos virus. Si da la casualidad de que ese virus está incluido… JA, a la bacteria se le escapa una sonrisita maligna.
Para defenderse, la bacteria hace una copia del fragmento de ADN del virus en forma de ARN. ¿Y qué es eso del ARN? Tranquilos, es una molécula muy parecida al ADN que contiene la misma información. En vez de tener dos cadenas como el ADN tiene una única cadena. Como tienen la misma información, si este ARN se encuentra con un fragmento de ADN complementario puede hibridarse con él. Es decir, unirse.
La bacteria utiliza este fragmento de ARN como guía. Y lo acopla a una proteína FUNDAMENTAL para este sistema: la proteína Cas9. Ambos elementos, el ARN guía y la proteína Cas9, van de la mano dándose un paseo por el interior de la bacteria hasta que se encuentran con el ADN del virus que ha infectado la célula. Como el ARN guía es complementario a este ADN viral se une a él. En este momento la proteína Cas9 se activa, corta el ADN del virus y lo destruye. Y fin de la infección, Bacteria 1 – Virus 0.
Los investigadores se dieron cuenta de que este sistema podía llegar a ser algo muy potente si se conseguía adaptar a un campo totalmente distinto: La edición genética. Por cierto, aquí tenemos que mencionar a Emmanuelle Charpentier y Jennifer Doudna, dos personas fundamentales para el avance de esta tecnología. Gracias a su trabajo y el de sus equipos ganaron el premio Nobel de Química en el año 2020.
La revolución de la edición genética
Pero, ¿Qué es la edición genética? Pues es cuando modificamos o editamos directamente el genoma, es decir la secuencia de ADN, de una célula viva. En la tecnología CRISPR, se consiguió reprogramar el sistema de defensa de las bacterias para que pudiese reconocer y cortar cualquier tipo de ADN y no únicamente del ADN viral, sin que ello matara a la célula.
Para que la tecnología CRISPR funcione solo necesitamos un pequeño fragmento de ARN que sea complementario al lugar del genoma donde queremos editar y la proteína Cas9, que es la que realiza el corte en el ADN. En este momento, la célula se da cuenta de que algo raro pasa con su ADN y activa distintos mecanismos para poder reparar el daño sufrido. Esta es la oportunidad perfecta para añadir, eliminar o cambiar el ADN.
Los científicos pueden usar CRISPR para manipular el genoma de una célula con tanta facilidad y de maneras tan locas que hace unos pocos años nos parecería algo de ciencia ficción: corregir mutaciones genéticas en un gen, eliminar secuencias patógenas de ADN, activar, desactivar o reemplazar genes y muchas más opciones.
Por cierto, en realidad antes CRISPR ya existían técnicas de edición genética. Lo revolucionario son sus ventajas.
Y es que el sistema CRISPR es muy preciso, como un bisturí molecular que nos permite editar un genoma exactamente donde queremos en muy poco tiempo. También es un sistema muy muy sencillo, ya que cuenta con únicamente dos componentes que además son simples. Y por lo tanto… también es barato, lo cual es muy importante para que cualquier científico que quiera pueda investigar con ella en busca de nuevas aplicaciones. Además, podemos editar en distintos lugares de un genoma al mismo tiempo ya que sólo hay que utilizar distintos ARN guía que dirijan a la proteína Cas9 a esos sitios. También puede actuar en cualquier tipo de célula, ya sea de una bacteria o yo qué sé, de un pepino o un ratón. Y por supuesto de un ser humano.
Por cierto, aunque el sistema CRISPR es muy preciso, eso no significa que sea infalible. Nuestro genoma está formado por una cadena de ADN increíblemente larga, con lo que existe la posibilidad de que haya otras regiones muy similares o idénticas en otros lugares del genoma a la secuencia de tu gen objetivo. Esto es muy peligroso, ya que entonces el ARN guía puede dirigir a la proteína Cas9 a cortar en un sitio que no es el que toca. Vamos que se lía parda. En los últimos años muchas investigaciones científicas han ido dirigidas a minimizar al máximo este riesgo mediante distintas aproximaciones.
Como os hemos dicho CRISPR tiene infinitas aplicaciones potenciales en campos muy diferentes. De hecho, hoy en día muchos científicos usan en el laboratorio CRISPR de forma rutinaria. Por ejemplo, existen miles de modelos de animales o líneas celulares sobre enfermedades humanas creadas inactivando o alterando un gen para ver su efecto y comprender qué función tiene. Así se puede estudiar cómo progresa la enfermedad y evaluar posibles terapias contra ella.
Aplicaciones médicas y futuro de CRISPR
En aplicaciones médicas, hay varios ensayos clínicos en los que se usa la tecnología CRISPR. Por ejemplo, terapias en la lucha contra el cáncer, diabetes, el VIH o distintas enfermedades genéticas.
Veréis, las personas a veces tenemos diferentes versiones o variantes de un gen. Es decir, cambios en algunas de las letras del ADN que lo componen. Muchas de estas variantes no son problemáticas y determinan por ejemplo el color de tus ojos, o directamente no tienen ningún efecto. Sin embargo, otras variantes genéticas dañinas producen enfermedades genéticas. Estas no tienen cura y pueden transmitirse de padres a hijos. CRISPR podría usarse para cambiar en las células del paciente el ADN de un gen que tiene una variante perjudicial por una variante saludable.
Parece una cosa muy futurista, ¿no? Pues quizás no tanto. En varios países se ha autorizado recientemente una terapia génica basada en CRISPR contra la anemia de células falciformes. Aquí, una mutación provoca que los glóbulos rojos de la persona tengan una forma rara, lo que hace que se atasquen en los vasos sanguíneos provocando dolores horribles y una muerte prematura.
CRISPR/Cas9 también se ha utilizado para mejorar todo tipo de plantas: Maíz, trigo, tomate, patata, manzano… de todo. Por ejemplo, para hacer cultivos más productivos, sabrosos y nutritivos. También más resistentes a condiciones ambientales como sequías o temperaturas extremas. O capaces de repeler plagas y ser inmunes a distintas enfermedades.
Imaginaros, por ejemplo, un trigo con bajo contenido en gluten, apto para celíacos. No estaría mal, ¿No? Pues es algo que se está estudiando y tiene grandes avances.
Otro ejemplo: se han creado cerdos editados con CRISPR Cas9 limpios de virus para que sus órganos como el hígado o el corazón puedan ser usados en trasplantes a humanos.
¿Y si se pudiese modificar con CRISPR insectos para salvar nuestros cultivos de las plagas? O modificar mosquitos transmisores de enfermedades como la malaria o el zika para impedir que lo hagan. O yo qué sé, introducir los genes arácnidos a los gusanos de seda para producir hilos más resistentes y duros. Son ejemplos reales, ¿eh?
Como veis, se pueden hacer auténticas locuras. Por eso, para terminar, queremos mandar un mensaje de calma. La tecnología CRISPR es una auténtica revolución y gracias a ella conseguiremos avances increíbles, pero no hay que dejar de lado lo que piden muchos expertos en genética y ética: una regulación estricta para que no se nos vaya de las manos, sobre todo en su uso en la edición de embriones humanos. Ya sabéis amigos que las personas somos capaces de lo mejor, pero también de lo peor.
