La herramienta del futuro: CRISPR-Cas9

El mundo de la genética avanza día tras día y las investigaciones son cada vez más fructíferas, estudios recientes sobre una herramienta de edición genética, el CRISPR-Cas9, o como algunos la llaman: “La herramienta que puede cambiarlo todo”, ha demostrado su capacidad de revolucionar el mundo de la biología tal y como lo conocemos por medio de la ingeniería genética. Pero ¿de qué manera nos afecta y nos ayudará este descubrimiento?

El sistema CRISPR fue descubierto por el microbiólogo español, Francis Mojica. Tras estudiar las secuencias repetitivas de ADN en las bacterias, observó como estas secuencias podían ser usadas en el sistema inmunitario para enfrentarse a los virus. Mojica descubrió que las bacterias utilizaban unas enzimas denominadas nucleasas que cortaban el ADN viral y desactivaban el virus. Todo esto hizo que se diera cuenta que podían ser empleadas para editar genes modificando o cortando las secuencias del ADN y bautizó a estas enzimas, mencionadas anteriormente, como “nucleasas CRISPR” De este modo en 2016, Mojica fue galardonado con el Premio Nacional de Investigación Santiago Ramón y Cajal por la identificación y estudio del sistema CRISPR.

Los científicos comenzaron a experimentar con la herramienta CRISPR tras el hallazgo de Mojica y a medida que se fue comprendiendo el funcionamiento, se descubrió que se podía utilizar para editar genes de manera eficiente y precisa en una variedad de organismos.

Todo esto comenzó basándose en la enzima Cas 9, la cual es sintetizada por las bacterias para defenderse de los virus (bacteriófagos). Esto es algo que nunca se había visto antes, puesto que esta puede reconocer diferentes secuencias de ADN y cortarlas. La enzima saca sus tijeras de precisión para cortar una determinada secuencia de nucleótidos que componen el ADN, tal y como lo conocemos. Esta pertenece al sistema inmunológico de las bacterias y, gracias a la colección de genes víricos que tienen estas, como si una tarjeta de memoria se tratase, es capaz de detectar esos virus que ya han atacado al organismo, o si son similares, para ponerse a cortarlos y poder combatirlos. Es decir, la utilidad principal del CRISPR-Cas9 para nuestros avances científicos es que pueda identificar una secuencia de ADN que nos interese, cortarla y trasladarla a un ser vivo para modificar las sucesiones genéticas a nuestro antojo. En el caso del ser humano, como si esta se encargara de reparar la constancia de nuestros cromosomas, promoviendo así la posible aparición de mutaciones en ese lugar concreto del genoma. En el año 2015, fue considerado el mayor avance científico.

Fuente: Elaboración propia

Este descubrimiento ha sido muy importante para los campos de la medicina, la biotecnología e incluso de la agricultura, donde ya se ha empezado a usar creando plantas transgénicas que ofrecen desde más valores nutricionales hasta una mayor resistencia frente a las sequías, heladas o plagas. Un estudio de la FAO, la organización de las Naciones Unidas para erradicar el hambre,, avisa que en 2050 nuestro planeta tendrá una superpoblación de 9.300 millones de personas. Como consecuencia, una de las posibles  mayores incógnitas sobre nuestra futura existencia es: ¿Qué debemos hacer para alimentar a los humanos mientras generamos esos alimentos de forma sostenible? Ahí es cuando, a modo de salvador, aparece el CRISPR-Cas9 como solución a todos los problemas que se enfrentaba tanto la industria, como el ser humano.

Fuente: Elaboración propia

Sobre los humanos, esta herramienta sería capaz de corregir enfermedades y evitar que las hereden futuras generaciones. En 2016, en teoría, se utilizó por primera vez para cortar un gen que aumentaba un cáncer de pulmón en un paciente en China. La primera inyección fue exitosa, pero por temas de confidencialidad se desconoce cuánto avanzó dicho ensayo. Muchos científicos no lo valoran como un caso, ya que se desconocen la mayoría de los datos. Lo que se puede asegurar es que, en estos últimos años, se han producido más experimentos con este instrumento y han resultado ser exitosos.

Sin embargo, lo realmente novedoso en su uso se ha conseguido por medio de la bioinformática, que es una de las especialidades que más ayudó en la lucha contra la pandemia del COVID-19 gracias a su capacidad de rápida generación en la estructura molecular de las proteínas del ADN de este virus y así poder desarrollar vacunas que fuesen útiles.

Por medio de esa disciplina se ha llegado a la reconstrucción de los ancestros de las proteínas Cas a través de bacterias de hace 2.600 millones de años. Se ha comprobado que todos los tipos de proteínas Cas tiene como origen común el anCas, con lo que se permite rediseñar nuevas proteínas Cas debido a que realizan cortes de manera universal. Gracias a esta reconstrucción también se han podido sintetizar y comprobar sus funciones.

Fuente: Elaboración propia

Como resultado, al poder modificar secuencias del genoma, se podrían remediar ciertas enfermedades genéticas como puede ser la distrofia muscular e, incluso, como se comentaba anteriormente, impedir a su vez la transmisión hereditaria. También se podrían trasladar a otras enfermedades como es el caso del alzhéimer o del cáncer, donde además de poder sustituir el gen que se encuentre dañado, podría agregarse genes sanos con los que combatir a estas enfermedades. 

Jennifer Doudna, catedrática de Química y Biología Molecular de la Universidad de California, conoce bien la enzima, ya que lleva trabajando con ella desde hace años hasta el día de hoy. Por ello, el exceso y mal uso de esta, por parte de científicos de todo el mundo, le preocupa. El fácil acceso resulta llamativo a la hora de poder crear embriones a la carta. Utilizar el CRISPR para modificar el ADN de un ser humano en la etapa de desarrollo podría ser anticipado, debido a que no se conoce lo suficiente como para saber si este proceso será exitoso o conllevará problemas en el futuro, además de generar conflictos éticos. Asimismo, la científica defiende que la herramienta se puede utilizar para controlar la evolución de la raza humana.

Las ventajas que se obtienen del uso de esta herramienta de edición genética son más que suficientes, pero, para ello, es necesario invertir más recursos tanto financieros como de duración, debido a las limitaciones que conlleva, ya que debe emplearse tiempo en encontrar una secuencia exitosa que pueda resultar beneficiosa para alguno de los campos mencionados anteriormente. Si esto sucediese estaríamos cara a cara con la herramienta de futuro, cuyo éxito nos llevaría a una revolución de la biología molecular.