Desde la UNAM

CRISPR: modificando genes – Dr. Luis R. Rodríguez-Ortiz

Los seres humanos, como todos los organismos vivos, poseen una serie de instrucciones biológicas que se encuentran contenidas en cada una de sus células y que se componen de un alfabeto de sólo cuatro letras: A, T, C y G que provienen de Adenina, Timina, Guanina y Citocina respectivamente. A la agrupación de estás moléculas le llamamos ADN y el conjunto de instrucciones conforma nuestro genoma.

Desde que se descubrió el ADN, los científicos se han dedicado a estudiar sus secuencias, a definir las características y función de los genes y a desarrollar técnicas que permitan modificar o manipular el código genético. A pesar de todo este conocimiento acumulado sobre el ADN, el progreso de las herramientas para la modificación genética avanzó lentamente, sobre todo para organismos complejos como las plantas o animales. Esta situación cambió en el año 2012, cuando surgió una herramienta de edición genética impresionante que lleva el nombre de CRISPR, que proviene de un acrónimo en inglés que significa: Repeticiones Palindrómicas Cortas Agrupadas y Regularmente Interespaciadas.

CRISPR surge del descubrimiento de fragmentos de secuencias de ADN de virus dentro del genoma de bacterias flanqueadas por secuencias repetidas. Las bacterias que contenían estos fragmentos eran resistentes a los virus de las que provenían, por lo tanto se dice que es un sistema inmunitario adquirido. Además, se describieron las enzimas que participaban en este sistema y se comprendío como las bacterias usan moléculas de guía para identificar el genoma viral y en conjunto con proteínas codificadas por genes asociados a CRISPR (como la nucleasa Cas9) pueden fragmentar el ADN.

 

Este sistema se trasladó fuera de las bacterias y ahora CRISPR nos permite modificar o manipular el genoma de prácticamente cualquier organismo y, a diferencia de otros métodos, a un costo asequible al alcance de la mayoría de laboratorios del mundo. Por su forma de actuar, reconociendo una secuencia específica de ADN y cortándola, se han hecho varias analogías del sistema CRISPR llamándoles las tíjeras moleculares o bisturí programable.

Aunque la importancia de CRISPR radica en su precisión no hay que perder de vista que una vez que las enzimas nucleasas (como Cas9) producen una ruptura del ADN, las células afectadas la reparan con diferentes grados de eficiencia. Esto provoca inserciones o deleciones de ADN, así como sustituciones exactas de alguna de sus cuatro letras ATGC y esto lo llamamos Edición del Genoma, que podríamos comparar con un editor de textos, donde podemos insertar, eliminar o sustituir una letra o una palabra con las diferentes opciones del panel de herramientas.

Una de las formas que tenemos los científicos de estudiar los genomas es separando y analizando cada una de las partes que lo conforman, en este caso a los genes. Un gen es la información celular para producir una proteína, por lo tanto, modificando un gen podemos saber si la proteína correspondiente tiene una función especial y fundamental dentro de la célula, esto nos permite por ejemplo, acercanos al estudio de las enfermedades genéticas de las personas, sin olvidar su impacto en otras áreas de importancia para el hombre como la agricultura y la ganadería.

El sistema CRISPR para la edición de genomas. La proteína nucleasa Cas9 es guiada por el ARN hasta encontrar una secuencia completamente homóloga. Este ensamble provoca el corte de la doble cadena de ADN que posteriormente es reparada en la célula creando una inserción o una deleción de ADN o bien una edición precisa. Esto se aplica en células en cultivo, organismos unicelulares como las bacterias, organismos complejos como ratones, peces y plantas, hasta en humanos.

El primer borrador del genoma humano fue publicado en 2001 y en la actualidad cualquier persona puede hacerse algún test genético para saber que tan vulnerable es a diferentes enfermedades. Cada vez se descubren más los orígenes genéticos de algunas patologías, muchas de ellas provocadas por la mutación o alteración en un solo gen y que pueden ser transmitidas de padres a hijos.

A pesar de que CRISPR funciona en humanos, existen diversas limitaciones técnicas y éticas para utilizarlo de forma segura, sobre todo en embriones que posteriormente pueden ser implantados y dar lugar a un nacimiento. Actualmente CRISPR es un procedimiento rutinario para editar genes, pero aún no se controla el resultado final, es decir, la reparación del corte de ADN que se resuelve de forma distinta en cada una de las células del organismo. Estas diferencias de reparación crean células con diferentes perfiles genéticos y trasladar el riesgo de las consecuencias de estos mosaicos genéticos a seres humanos es actualmente un tema de debate.

Afortunadamente, podemos hacer uso de la tecnología CRISPR en organismos modelo de laboratorio que pueden ser desde organismos unicelulares como las bacterias hasta animales complejos como los peces, ratones y plantas. En ciencia no se puede confiar en las apariencias, si nos comparamos físicamente con un mono quizás podemos hallar similitudes, pero y ¿si nos comparamos con un pez? aunque un humano y un pez no se parezcan físicamente no quiere decir que sus genes sean totalmente diferentes, los humanos comparten un parecido del 82% de su genoma con el pez cebra, un pez muy popular como organismo modelo por su tamaño pequeño y su fácil mantenimiento dentro del laboratorio. Por ejemplo, este pez se utiliza en el Instituto de Neurobiología de la UNAM en donde, aplicando CRISPR para editar su genoma, se estudian y caracterizan genes específicos para relacionar su función con algunas enfermedades como la epilepsia.

Por lo tanto cuando hacemos un experimento para estudiar un gen en el pez cebra en realidad lo que nos estamos preguntando es ¿para que sirve este gen en el ser humano? Y si causa una enfermedad, ¿qué podemos hacer para curarla o mitigarla?

El doctor Luis R. Rodríguez-Ortiz es investigador Cátedra Conacyt del Instituto de Neurobiología de la Universidad Nacional Autónoma de México, Campus Juriquilla
lrrodriguezor@conacyt.mx

 

 

 

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