CRISPR: el editor de genes
La llaman la técnica de biología molecular más innovadora del siglo XXI. Permite editar, cortar, pegar y cambiar genes de una manera fácil y sin necesidad de equipamientos caros de laboratorio. ¿Qué es CRISPR/Cas9 y por qué despierta amores y odios?
Imagen: K.C. Roeyer / UC Berkeley
Está en boca de todos y ha llenado varias páginas en las revistas científicas más prestigiosas. Muchos ya la consideran el desarrollo más importante de los últimos años y comparan su impacto al que tuvo la PCR (reacción en cadena de la polimerasa), que sirve para aumentar el número de copias de porciones de ADN. Desarrollada hace poco más de cuatro años, hoy enciende debates en todo el mundo. Pero ¿qué es exactamente la tecnología CRISPR/Cas9?
A grandes rasgos, es una técnica que permite editar genes. Así de sencillo, así de complejo. Ahora se pueden cortar, pegar, empalmar y eliminar secuencias de ADN de una célula e incluso crear genes a medida. Permite introducir mutaciones puntuales, generar organismos modelos para estudiar enfermedades y, a futuro, muchos especulan que podría servir para tratar patologías con base genética.
Pero, por otro lado, nuevas preguntas empiezan a surgir en torno a su alcance y potenciales efectos. ¿Quién regula qué organismos y cómo se pueden modificar?
En el inicio
Todo comenzó con una pregunta: ¿cómo hacen las bacterias para defenderse de las infecciones virales? Diferentes trabajos habían notado que, una vez que una bacteria es atacada por un virus, genera una especie de ‘inmunidad’ que le permite resistir su ataque durante una nueva infección.
La clave reside en el sistema CRISPR. Cuando el patógeno ingresa a la bacteria, se activa una maquinaria que corta secuencias del genoma del invasor y las integra en los sitios CRISPR (por el acrónimo en inglés de Repeticiones Palindrómicas Cortas Agrupadas y Regularmente Interespaciadas) del propio genoma bacteriano. Estas secuencias son luego transcriptas a pequeños ARN, que a su vez se unen a endonucleasas bacterianas (Cas9 es una de ellas) para ‘cortar’ el genoma de los patógenos invasores justamente en donde se encuentran esas mismas secuencias, y así desactivarlos.
Tras descubrir este sistema, los investigadores usaron esos mismos principios para poder replicar el mecanismo en cualquier otra célula y ahora se pueden editar pequeñas porciones de cualquier genoma a voluntad.
El microbiólogo rosarino Luciano Marraffini es profesor en el Laboratorio de Bacteriología de la Universidad Rockefeller, Estados Unidos. Y, a la sazón, su trabajo contribuyó al descubrimiento del sistema.
“Es una técnica que funciona muy bien y es muy efectiva”, cuenta. “En laboratorios el uso más inmediato es para hacer genética en organismos que antes no se podían modificar. Por ejemplo hace poco conocí a una persona que trabaja con mariposas y estudia sus ojos, algo bastante fuera de lo común para organismos modelo. Ellos inyectan Cas9 muy fácilmente en los huevos y pueden hacer un mutante del gen que quieran”, agrega.
¿Por qué tiene tanto impacto esta técnica? ¿Qué ventajas tiene en relación a otras herramientas para la edición de genes? Marcelo Rubinstein es investigador Superior del CONICET y profesor en Exactas-UBA. En su laboratorio del Instituto de Investigación en Ingeniería Genética y Biología Experimental (INGEBI) se especializan en el diseño de animales modificados genéticamente para diferentes investigaciones y, desde hace dos años, trabajan con CRISPR/Cas9.
Para Rubinstein, los beneficios de esta técnica pasan por dos puntos. “Por un lado, permite hacer edición de genomas en cualquier organismo: bacterias, eucariotas unicelulares, plantas y animales vertebrados e invertebrados: es un sistema universal. Y la otra gran ventaja es que es una técnica relativamente sencilla de usar, que tiene una gran capacidad de atravesar fronteras y de incorporarse rápidamente a muchos laboratorios e institutos. No es necesario tener aparatos sofisticados o técnicos especialistas que las manejen, cualquier persona la puede usar”, dice.
Marraffini agrega que la están usando estudiantes de licenciatura durante sus pasantías en laboratorios porque “es muy fácil y muy eficiente” y en el laboratorio de Rubinstein, a dos años de la adopción de esta técnica, ya hay cuatro tesis de doctorado que se basan en su uso.
Impacto y alcance
Quizás una de las principales implicancias de la edición de genes con esta técnica es la posibilidad de usarla en terapia génica para tratar ciertas enfermedades.
La terapia génica, que se viene estudiando hace más de 30 años, se refiere a la introducción de genes específicos dentro de las células de pacientes para tratar determinadas condiciones o patologías o la reparación de mutaciones. Sin embargo, esto se encuentra con dos obstáculos. El primero es metodológico, el segundo tiene que ver con su aplicación.
Con respecto al primero, Marraffini comenta que “CRISPR/Cas9 funciona muy bien in vitro pero llevarlo a terapia génica es más complejo”. Y esto tiene que ver en gran parte con cómo hacer que la secuencia modificada llegue a su objetivo (el gen ‘blanco’) en un organismo ya desarrollado, es decir que llegue no solo al núcleo de la célula, sino que además sea introducido en el lugar del gen defectuoso. “El problema del delivery es el mismo problema desde que se empezó a pensar cómo hacer terapia génica”, cuenta Marraffini. En la actualidad se está trabajando con diferentes técnicas, pero aun falta un largo camino por recorrer.
El segundo obstáculo tiene que ver con su aplicación. Actualmente hay muchos debates acerca del alcance de esta técnica, su uso o no para el tratamiento de patologías e incluso un incipiente debate acerca de su propiedad: ¿son patentables los resultados de las modificaciones génicas? “Obviamente hay cuestiones éticas muy complejas y serias”, cuenta Marraffini, quien aclara que no es especialista en bioética, que no es su campo de estudio “y en realidad esas son viejas discusiones que ahora parecen más cercanas, porque lo que antes era ciencia ficción ahora parece más al alcance de la mano”.
Panorama
A nivel metodológico, tanto Marraffini como Rubistein coinciden en que una de las limitaciones es cuánto se conoce del genoma, su regulación y funciones de los organismos con los que se va a trabajar. Y, la segunda, la posibilidad de tener off-targets, o blancos no deseados.
En primera instancia, “el conocimiento que se tiene (sobre el genoma humano) no creo que sea suficiente para hacer lo que uno quiera. Uno sabe cómo introducir una mutación para generar ciertos cambios, pero no estoy seguro de que uno pueda hacer mucho más que eso”, cuenta Marraffini, y agrega: “En potencia se podría hacer cualquier cosa, pero en la realidad los conocimientos para hacer muchas de las cosas que leímos en la ciencia ficción todavía no están y no van a estar por mucho tiempo”.
La segunda limitación tiene que ver con la técnica. “Cada vez que uno trata de hacer una mutación en un sitio específico existe la posibilidad de que se mute a la vez algún otro gen” que tenga una secuencia similar, agrega Marraffini.
Para Rubinstein, “la única forma de evitarlo es tener completamente secuenciado el genoma de la especie para poder comprobar que la región a modificar sea única” y que no haya otras regiones con secuencias iguales.
El valor de la ciencia básica
El debate continúa, y CRISPR/Cas9 está en el centro. Mucho queda por hacer y las posibilidades que se abren son muy amplias. Sin embargo para Marraffini, quien hizo su carrera de grado en la Universidad Nacional de Rosario, es importante destacar el valor de la ciencia básica en este tipo de investigaciones.
“Cuando empecé a trabajar con CRISPR se sabía poco y solo había algunas predicciones bioinformáticas de que podía ser parte del sistema inmune que le permite a las bacterias luchar contra las infecciones virales. Nosotros corroboramos eso y además yo hice uno de los primeros experimentos que definió que CRISPR ataca a la secuencia misma de ADN. Otros grupos estudiaron otros aspectos, pero todos estos descubrimientos son pura ciencia básica y no tenían en mente ningún tipo de aplicación. Esto habla de la importancia de subvencionar la ciencia básica, porque tal vez CRISPR sea la tecnología más revolucionaria del siglo XXI y quizás se puedan hacer cosas que parecían de ciencia ficción. Y todo surge de gente que estaba interesada en saber cómo se defendían las bacterias de los bacteriófagos, algo muy básico. La moraleja es que la ciencia básica se necesita y se tiene que subvencionar para que se puedan lograr aplicaciones médicas que contribuyan directamente a la sociedad”, concluye.
