¿Qué es CRISPR-Cas9? ¿Cambiará el mundo?

CRISP-Cas9 es una herramienta para manipular genomas que permite “cortar” el ADN y permitir de esta manera a los científicos trabajar con los bloques de la vida.

Se observó por primera vez en los años 80 como mecanismo de defensa de una bacteria con una sola célula que se encargaba de rechazar a los intrusos no deseados. Los científicos han empleado esta tecnología para trabajar en la secuencia de un genoma con gran rapidez y precisión.

Imagínate a CRISPR-CAS9 como la herramienta de “buscar y reemplazar” en un documento de “Word”, sólo que en vez de trabajar con palabras se hace con secuencias genéticas.

La capacidad de modificar el ADN es el sueño de la ciencia y las consecuencias serían gigantescas. Se podría emplear para curar enfermedades, incluso las hereditarias, la fibrosis quística, la anemia falciforme y la enfermedad de Huntington.

El nombre CRISP es un acrónimo en inglés de “clustered regularly interspaced short palindromic repeats” (que soy incapaz de traducir al castellano).

¿Cómo funciona el CRISPR-Cas9?

ADN

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CRISPR-Cas9

 

CRISPR es parte de la defensa natural de una determinada bacteria. Cuando la bacteria detecta un virus invasor es capaz de copiar y unir trozos de DNA extraño dentro de su propio genoma. Así, la siguiente vez que se detecta el genoma, CRISPR tiene una copia exacta de la secuencia del genoma que hay que buscar. Aquí es cuando entra en acción la proteína Cas: puede cortar el ADN y “desconectar” los genes problemáticos con total precisión.

“Cuando la zona de CRISPR se llena con el virus de ADN se convierte en una galería molecular muy buscada. Los microbios son capaces de usar el virus de ADN para convertir enzimas de Cas en armas guiadas con absoluta precisión. Las enzimas de Cas se ocupan de las moléculas RNA, luego juntos el virus RNA y las enzimas de Cas navegan por la célula. Si encuentran material genético de un virus que sea igual al CRISPR RNA, el RNA se engancha de manera firme. Luego las enzimas de Cas cortan en dos el ADN, lo que impide que el virus se reproduzca”, explicó Carl Zimmer.

 

 

En 2012 científicos de la Universidad de California publicaron un informe en el que mostraban que era capaces de “reprogramar” a voluntad el CRISP-Cas del sistema inmunológico para manipular los genes. CRISPR-Cas usa una proteína específica y un RNA híbrido que puede identificar y manipular cualquier secuencia genética. Las posibilidades son enormes.

En resumen, CRISPR decide qué secuencias de ADN hay que buscar y Cas9 las corta. Los científicos lo único que tienen que hacer es programar CRISPR con el código correcto y Cas9 hace el resto.

¿Cuánto tiempo llevan los científicos usando CRISPR-Cas9?

CRISPR-Cas9

Los científicos descubrieron CRISPR en las bacterias en los años 80.

¿Por qué es CRISPR-Cas9 mejor que otros sistemas para manipular los genomas?

CRISPR-Cas9 no es el primer método para trabajar con los genomas pero tiene algunas ventajas que lo hacen más sencillo y eficiente.

Primero, puede manipular varios genes al mismo tiempo, mientras que otros sistemas como ZFN o TALENs requieren la modificación de gen en gen, de uno en uno. Así que CRISPR-Cas9 es más rápido y más económico. Los científicos tienden a emplear ZFN y TALENs con organismos que conocen a la perfección (como ratones, ratas o moscas de la fruta). CRISPR-Cas9, en cambio, debería funcionar con cualquier organismo. Sí, incluyendo a los seres humanos.

¿Se ha usado CRISPR-Cas9 en los seres humanos?

CRISPR-Cas9

 

Sí, en China. Se cogieron embriones humanos en una clínica de fertilidad y los científicos usaron CRISPR-Cas9 para manipular un gen que causa la beta-talasemia en cada célula. Hay que recalcar que los embriones donantes no eran “productivos” por lo que no habrían dado lugar a un nacimiento.

De todas manera el experimento falló. Se inyectaron 86 embriones, después de 48 horas habían sobrevivido 71 y se hicieron las pruebas genéticas con 54. Sólo 28 se dividieron con éxito y muy pocos tenían el material genético deseado por los investigadores. “Si quieres hacerlo en embriones normales tienes que conseguir cerca del 100 %. Por esa razón paramos. Pensamos que todavía es muy pronto”, declaró el investigador Jungiu Huang.

Es muy probable que se haya hecho más daño que el que ha salido a la luz pues los científicos chinos no examinaron el genoma completo de las células embrionarias. Como te puedes imaginar esto causó mucha polémica en la comunidad científica.

En noviembre de 2016 otro grupo de científicos chinos fueron los primeros en usar CRISPR-Cas9 en un humano adulto. Se inyectó a un enfermo de cáncer de pulmón con células inmunes del paciente modificadas con CRISPR para inhabilitar la proteína DP-1. En teoría el resultado debería hacer que el cuerpo del paciente luchara contra el cáncer. Todavía no se han hecho públicas las conclusiones de esta prueba. El primer test de CRISPR en humanos en una clínica de EE.UU se deberá llevar a cabo en la Universidad de Pensilvania a finales de año (también como tratamiento para luchar contra el cáncer).

¿Cuáles son las preocupaciones éticas al emplear CRISPR-Cas9 en humanos?

Pese a que los científicos chinos usaron embriones que no tenían la capacidad de desarrollarse, hay muchos problemas éticos a la hora de experimentar con embriones humanos. De hecho un grupo de científicos estadounidenses ha pedido que se paralice esta práctica en el mundo.

Parte de las dificultades vienen porque esta tecnología se encuentra todavía en pañales. Hay que hacer hincapié que sólo se ha usado desde 2012. Pero es que incluso si funcionase de manera perfecta los científicos están preocupados por las imprevisibles consecuencias que podría tener a lo largo de las generaciones.

Nadie se opone al intento de curar devastadoras enfermedades genéticas como la enfermedad de Huntington o la fibrosis quística, el problema es que CRISPR-Cas9 potencialmente podría cambiar algún aspecto de la persona. Siempre que se pueda identificar la secuencia genética, entonces será posible manipularla, al menos en teoría.

Una cosa es curar una enfermedad mortal antes del nacimiento y otra es la posibilidad de que los padres puedan diseñar sus bebés para que sean más fuertes o más guapos. Incluso si estamos de acuerdo en que esto es algo que no se debería hacer, hay bastantes probabilidades de que esta técnica se comercialice de alguna manera. Lo que haría posible que sólo los ricos pudiesen permitírselo, lo que provocaría una desigualdad brutal.

¿Qué se ha hecho con CRISPR-Cas9 hasta ahora?

CRISPR-Cas9

 

Esta tecnología está dando resultados alentadores para prevenir la infección de HIV en células humanas y curar enfermedades genéticas en ratones. La esperanza es que mate el HIV y se coma el Zika como si fuera el muñeco de Pac-man. El siguiente paso debería ser su empleo en la lucha contra el cáncer.

¿Cuáles son las desventajas de CRISPR-Cas9?

Cas9 sólo puede reconocer secuencias genéticas con una longitud de alrededor de 20 bases por lo que si son más largas no se pueden manipular. Por otro lado, hay ocasiones en las que la enzima corta en el sitio equivocado. Arreglar este problema supondrá un gran paso adelante.

Otro tema peliagudo es que CRISPR no funciona muy bien con embriones humanos. Los científicos tienen que identificar las dificultades en este ámbito para luego solucionarlas. Los experimentos han sido exitosos con células aisladas pero no con embriones.

¿Quién es el propietario de CRISPR-Cas9?

Esta pregunta no tiene una respuesta sencilla. En estos momentos hay desatada una batalla de patentes. La situación es todavía más compleja si tenemos en cuenta que CRISPR ocurre de manera natural en algunas bacterias.

CRISPR-Cas9 fue descrito por la investigadora Jennifer Doudna de UC Berkeley en la revista Science por primera vez en 2012. Feng Zhang del Broad Institute consiguió patentar la técnica al entregar sus notas de laboratorio que demostraban que fue el primero en inventarlo.

La pelea por las patentes entre Jennifer Doudna y Feng Zhang se decidió en febrero de 2017 cuando el US Patent Trial and Appeal Board (Tribunal de Patentes de EE.UU) falló dar a UC Berkeley la patente para usar CRISPR-Cas9 en cualquier célula viva, mientras que el Broad Institute tendría la patente para las células eucarióticas (es decir, las células de las plantas y animales).

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