CRISPR: 10 años de la revolución científica que permite editar genes

CRISPR: 10 años de la revolución científica que permite editar genes

Se cumplieron ayer diez años desde que Jennifer Doudna y sus colegas publicaran los resultados de un experimento en probeta sobre genes bacterianos. Cuando el estudio salió en la revista Science el 28 de junio de 2012, no fue noticia. De hecho, durante las siguientes semanas, no lo fue en absoluto.

En retrospectiva, Doudna se preguntó si el descuido tuvo que ver con el extraño título que ella y sus colegas habían elegido para el estudio: “Una endonucleasa de ADN programable y guiada por el ARN en la inmunidad bacteriana adaptativa”.

“Supongo que si estuviera escribiendo el artículo hoy, habría elegido otro título”, dijo Doudna, bioquímica de la Universidad de California en Berkeley, en una entrevista. Lejos de ser un hallazgo esotérico, el descubrimiento apuntaba a un nuevo método de edición del ADN, que incluso podría permitir cambiar los genes humanos.

En sólo una década, CRISPR (por sus siglas en inglés, Repeticiones Palindrómicas Cortas Agrupadas y Regularmente Espaciadas) se ha convertido en uno de los inventos más célebres de la biología moderna. Está cambiando la forma en que los investigadores médicos estudian las enfermedades: los biólogos del cáncer utilizan el método para descubrir las vulnerabilidades ocultas de las células tumorales. Los médicos están utilizando CRISPR para editar genes que causan enfermedades hereditarias.

“La era de la edición de genes humanos no está por llegar”, afirma David Liu, biólogo de la Universidad de Harvard. “Ya está aquí”. Pero la influencia de CRISPR se extiende más allá de la medicina. Los biólogos evolutivos están utilizando la tecnología para estudiar los cerebros de los neandertales. Los biólogos de plantas han editado semillas para producir cultivos con nuevas vitaminas o con la capacidad de resistir enfermedades. Algunos de ellos podrían llegar a las estanterías de los supermercados en los próximos años.

El impacto de CRISPR ha sido tan rápido que Doudna y su colaborador, Emmanuelle Charpentier, de la Unidad Max Planck para la Ciencia de los Patógenos de Berlín, ganaron el Premio Nobel de Química en 2020. El comité del premio aclamó su estudio de 2012 como “un experimento que marcó una época”.

Doudna reconoció desde el principio que CRISPR plantearía una serie de cuestiones éticas espinosas. ¿La próxima ola de cultivos modificados con CRISPR alimentará al mundo y ayudará a los agricultores pobres, o sólo enriquecerá a los gigantes de la agroindustria que inviertan en la tecnología? ¿La medicina basada en CRISPR mejorará la salud de las personas de todo el mundo o tendrá un precio millonario?

La cuestión ética más profunda es cómo las generaciones futuras podrían utilizar la tecnología para alterar embriones humanos. Esta noción fue un experimento mental hasta 2018, cuando He Jiankui, un biofísico de China, editó un gen en embriones humanos para conferir resistencia al VIH. Tres de los embriones modificados fueron implantados en mujeres de la ciudad china de Shenzen.

En 2019, un tribunal condenó a He a prisión por “prácticas médicas ilegales”. MIT Technology Review informó en abril que había sido liberado. Poco se sabe de la salud de los tres niños, que ahora son niños pequeños.

Los científicos no conocen a nadie más que haya seguido el ejemplo de He, todavía. Pero a medida que CRISPR siga mejorando, la edición de embriones humanos podría convertirse en un tratamiento seguro y eficaz para diversas enfermedades.

¿Será entonces aceptable, o incluso rutinario, reparar en el laboratorio los genes causantes de enfermedades en un embrión? ¿Y si los padres quisieran insertar rasgos que les resultaran más deseables, como los relacionados con la altura, el color de los ojos o la inteligencia?

Françoise Baylis, especialista en bioética de la Universidad de Dalhousie (Nueva Escocia), teme que la opinión pública aún no esté preparada para afrontar estas cuestiones. “Soy escéptica sobre la profundidad de la comprensión de lo que está en juego allí”, dijo. Doudna y Charpentier no inventaron su método de edición genética desde cero. Tomaron prestadas sus herramientas moleculares de las bacterias.

En la década de 1980, los microbiólogos descubrieron en las bacterias unos tramos de ADN, que se denominaron repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente espaciadas, o CRISPR. Otras investigaciones revelaron que las bacterias utilizaban estas secuencias CRISPR como armas contra los virus invasores.

Las bacterias convirtieron estas secuencias en material genético, llamado ARN, que podía adherirse con precisión a un tramo corto de los genes de un virus invasor. Estas moléculas de ARN llevan consigo proteínas que actúan como tijeras moleculares, cortando los genes virales y deteniendo la infección. Cuando Doudna y Charpentier investigaron el CRISPR, se dieron cuenta de que el sistema podría permitirles cortar una secuencia de ADN de su propia elección.

Para probar esta idea, crearon un lote de piezas idénticas de ADN. A continuación, crearon otro lote de moléculas de ARN, programándolas todas para que se situaran en el mismo punto del ADN. Por último, mezclaron el ADN, el ARN y las tijeras moleculares en tubos de ensayo. Descubrieron que muchas de las moléculas de ADN se habían cortado precisamente en el punto correcto.

Durante meses, Doudna supervisó una serie de experimentos para ver si CRISPR podía funcionar no sólo en un tubo de ensayo sino en células vivas. Sospechaba que otros científicos también estaban en la búsqueda. Esa corazonada resultó ser correcta. En enero de 2013, cinco equipos de científicos publicaron estudios en los que utilizaban con éxito CRISPR en células vivas animales o humanas. Doudna no ganó esa carrera; los dos primeros trabajos publicados procedían de dos laboratorios de Cambridge (Massachusetts): uno del Instituto Broad del Instituto Tecnológico de Massachusetts y el otro de Harvard.

Lukas Dow, biólogo especializado en cáncer de Weill Cornell Medicine, recuerda perfectamente el potencial de CRISPR. “Leyendo los documentos, parecía increíble”, recuerda. Dow y sus colegas no tardaron en comprobar que el método recortaba de forma fiable trozos de ADN en células cancerosas humanas.

Los biólogos del cáncer empezaron a alterar sistemáticamente los genes de las células cancerosas para ver cuáles eran importantes para la enfermedad. Los investigadores de KSQ Therapeutics, también en Cambridge, utilizaron CRISPR para descubrir un gen esencial para el crecimiento de ciertos tumores, por ejemplo, y el año pasado iniciaron un ensayo clínico de un fármaco que bloquea el gen.

Caribou Biosciences, cofundada por Doudna, y CRISPR Therapeutics, cofundada por Charpentier, están llevando a cabo ensayos clínicos de tratamientos con CRISPR que combaten el cáncer de otra manera: editando las células inmunitarias para que ataquen más agresivamente los tumores. Estas empresas y otras también están utilizando CRISPR para tratar de revertir enfermedades hereditarias.

El 12 de junio, investigadores de CRISPR Therapeutics y Vertex, una empresa de biotecnología con sede en Boston, presentaron los resultados de su ensayo clínico con 75 voluntarios que padecían anemia falciforme o beta talasemia. Informaron que de los 44 pacientes tratados con beta talasemia, 42 ya no necesitaban transfusiones de sangre periódicas.

Ninguno de los 31 pacientes con anemia falciforme experimentó dolorosas caídas de oxígeno. La misma tecnología que permite a los investigadores médicos manipular células humanas está permitiendo a los científicos agrícolas alterar los genes de los cultivos para crear especies de soja y otros cultivos que utilicen menos agua y fertilizantes.

Fuera de Estados Unidos, los investigadores británicos han utilizado CRISPR para crear un tomate que pueda producir vitamina D.

Kevin Pixley, científico de plantas del Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo de Ciudad de México, dijo que CRISPR es importante para el cultivo de plantas no sólo porque es poderoso, sino porque es relativamente barato.

 

CLARIN