¿Se puede modificar nuestro ADN?

Edición genetica

La edición del genoma (también llamado edición de genes o edición genética) es un grupo de tecnologías que brindan a los científicos la habilidad de cambiar el ADN de un organismo. Estas tecnologías permiten agregar, quitar o alterar material genético en ciertos lugares del genoma. Se han desarrollado varios enfoques de edición del genoma.

La edición genética es un procedimiento en que se eliminan fragmentos específicos del ADN, lo cual permite su sustitución por nuevas secuencias de genes. El término “edición” alude a la metáfora de la producción de un texto, en la cual se borran las letras para luego reescribirlas. Se puede editar el ADN de toda clase de seres vivos, con fines diversos: para tratar enfermedades, crear alimentos transgénicos, mejorar características humanas no patológicas, entre otras finalidades.

CRISPR

Cas9 es una endonucleasa asociada a CRISPR (una enzima), conocida por actuar como “tijeras moleculares”, que corta y edita, o corrige, en una célula, el ADN asociado a una enfermedad. Un ARN guía dirige las tijeras moleculares Cas9 al lugar exacto de la mutación. Una vez que estas tijeras moleculares hacen un corte en el ADN, los mecanismos celulares adicionales y el ADN añadido de forma exógena utilizarán la maquinaria de la propia célula y otros elementos para “reparar” específicamente el ADN.

La tecnología CRISPR-Cas9 puede ofrecer la capacidad de modificar o corregir directamente los cambios asociados a la enfermedad subyacente en el genoma, y tiene un gran potencial en medicina, alimentación, agricultura o medio ambiente.

El CRISPR es una región del ADN de algunas bacterias que actúa como un mecanismo inmunitario frente a los virus, es decir, las bacterias que sobreviven al ataque guardan la información de este agresor. Cuando el virus vuelve a atacar, la bacteria identifica los genes indeseables gracias a la información ya almacenada y esta memoria le permite destruir el virus.

¿Cómo funciona?

El CRISPR-Cas9 se adaptó de un sistema de edición del genoma natural que las bacterias utilizan como defensa inmunitaria. Cuando se infectan con un virus, las bacterias capturan pequeños fragmentos de ADN de virus invasores y los insertan en su propio ADN en un patrón particular para crear segmentos conocidos como arreglos CRISPR. Los arreglos CRISPR permiten que las bacterias "recuerden" los virus (o virus relacionados estrechamente). Si los virus atacan de nuevo, las bacterias producen segmentos de ARN a partir de los arreglos CRISPR para reconocer y adjuntar regiones específicas del ADN de los virus. Luego, las bacterias usan Cas9 o una enzima similar para cortar el ADN, lo que desactiva el virus.

Los investigadores adaptaron esta defensa inmunitaria para editar el ADN. Ellos crean una pequeña pieza de ARN con una secuencia "guía" corta que se adhiere (se une) a una secuencia objetivo específica de ADN de una célula, parecido a los segmentos de ARN que las bacterias producen a partir del arreglo CRISPR. Este ARN guía también se une a la enzima Cas9.

Cuando se introduce en las células, el ARN guía reconoce la secuencia de ADN deseada y la enzima Cas9 corta el ADN en la ubicación objetivo, reflejando el proceso en las bacterias. Aunque Cas9 es la enzima que se usa con más frecuencia, también se pueden usar otras enzimas, como la Cpf1. Una vez que se corta el ADN, los investigadores utilizan la propia maquinaria de reparación de ADN de la célula para agregar o borrar piezas de material genético, o para realizar cambios en el ADN reemplazando un segmento existente con una secuencia personalizada de ADN.

Historia

La profesora Jennifer Doudna de la Universidad de California, en Berkeley es una de las personas clave involucradas en el descubrimiento de CRISPR.

"Para mí se trató de una convergencia entre la ciencia inspirada en la curiosidad y este creciente campo de ingeniería genética", afirmó la experta.

Doudner y su equipo no estaban buscando una forma de modificar estructuras genéticas. Estudiaban algo muy diferente: querían saber cómo funciona la inmunidad bacteriana.

Para eso estaban analizando células de bacteria, más concretamente algo en estas células llamado secuencias CRISPR: patrones de secuencias repetitivas que contienen secciones de ADN de virus.

De hecho, el nombre CRISPR viene de las siglas en inglés del nombre de este tipo de secuencias: Repeticiones Palindrómicas Cortas Espaciadas entre sí y Agrupadas.

Se descubrió que estas secuencias eran la forma en la que las bacterias se "vacunaban" contra infecciones virales.

"Es una memoria genética de información viral que las bacterias usan como un sistema inmune adaptativo, como una forma de defenderse de la infección", explica Doudner.

La científica quería entender el mecanismo más a fondo.

Se dieron cuenta de que esta enzima CRISPR/Cas9 podía ser programada para cortar secuencias de ADN de forma muy precisa.

Fue uno de los descubrimientos más importantes en la historia de la biología porque abrió las puertas a la edición genética y a la posibilidad de reescribir el genoma no solo humano, sino de todo organismo vivo.

"CRISPR puede tratar una secuencia dañada de ADN, cortarla y reemplazarla con una versión sana", explica el doctor Rodolphe Barrangou, de la Universidad Estatal de Carolina del Norte, quien también estudió esta técnica.

Los científicos han logrado usar este mecanismo para corregir algunas enfermedades genéticas en ratones, pero aún queda mucho por investigar.

"Ha sido un ejemplo emocionante de cómo la investigación fundamental puede llevar a caminos inesperados e interesantes", señaló a la BBC.

Peligros

No todo es color de rosa: un nuevo estudio publicado en julio pasado advirtió sobre los peligros de esta forma de edición genética, que a menudo causa mutaciones indeseadas.

También hay muchos que temen que esta técnica pueda ser utilizada de forma cuestionable, por ejemplo para crear "bebés de diseño".

Entre los riesgos a que se refieren, se destacan mutaciones aleatorias que ocurrieron en el genoma modificado, consecuencias dañinas a las generaciones futuras, extrapolación del procedimiento para fines no terapéuticos e impacto negativo en la percepción social sobre la edición de células somáticas.

Debates morales

En la actualidad se alienta y apoya experimentos para evaluar la eficacia y administrar los riesgos de la edición de embriones humanos.

Las nuevas tecnologías siempre generan efectos imponderables. Sin embargo, su prohibición no se deriva de esto: en lugar de prohibiciones, las regulaciones serían medidas más apropiadas para garantizar el uso correcto de intervenciones beneficiosas para la salud y útiles para el mejoramiento de características humanas no patológicas (como la longevidad).

El tema también se ha discutido en declaraciones e informes producidos por instituciones de investigación. En abril de 2015, Francis S. Collins, director del National Institutes of Health (NIH), se manifestó con respecto a la tecnología de edición genética y su relación con el financiamiento federal de investigaciones. En las palabras del director, el NIH no financiará ningún uso de tecnologías de edición genética en embriones humanos.

Para él, aunque dichas tecnologías hayan pasado por importantes avances, persisten argumentos contrarios al compromiso en esta actividad. Entre ellos están serios e inconmensurables asuntos de seguridad, interrogantes éticas que involucran alteraciones en el linaje germinativo que afecten a las próximas generaciones sin su consentimiento y la actual falta de aplicaciones médicas que justifiquen el uso de la CRISPR-Cas9 en embriones.

En una postura semejante, el International Bioethics Committee de la Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura (Unesco) afirmó en un informe que la terapia genética podría ser un divisor de aguas en la historia de la medicina y la edición de genomas es, sin duda, uno de los emprendimientos más prometedores de la ciencia, para toda la humanidad. Sin embargo, alertó el hecho de que la edición genética germinal levanta serias preocupaciones.

Para la Unesco, el genoma humano subyace la unidad fundamental de todos los miembros de la familia humana, configurando la herencia de la humanidad. Como consecuencia, las intervenciones se deben admitir solamente por razones preventivas, diagnósticas y terapéuticas y sin realizar modificaciones para los descendientes. Entonces, le corresponde a la sociedad establecer una moratoria para la ingeniería genómica del linaje germinal.

Explorar libremente

Por otra parte, en los últimos años CRISPR perdió un poco de su estrellato: han aparecido nuevos métodos para modificar el genoma, como el llamado sistema de edición de base.

Pero lo cierto es que entender y controlar el mecanismo del CRISPR/Cas9 marcó un antes y un después en la biología genética.

Bibliografia

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