Desde sus inicios hace cuatro décadas, la ingeniería genética se ha convertido en una fuente de gran esperanza en la salud, la agricultura y la industria. Pero también causó una profunda preocupación, sobre todo por la laboriosidad del proceso de edición del genoma. Ahora, una nueva técnica, CRISPR-Cas, ofrece precisión y la capacidad de alterar el texto del genoma en múltiples ubicaciones simultáneamente. Pero esto no eliminó el motivo de preocupación.
El genoma puede verse como una especie de partitura musical. De la misma manera que las notas les dicen a los músicos de una orquesta cuándo y cómo tocar, el genoma les dice a las partes constituyentes de la célula (generalmente proteínas) lo que deben hacer. La partitura también puede incluir notas del compositor que indiquen posibles cambios, excesos, que se pueden agregar o excluir, según sea el caso. Para el genoma, estas "notas" surgen de la vida de las células durante muchas generaciones en un entorno en constante cambio.
El programa genético del ADN es similar a un libro frágil: el orden de sus páginas puede cambiar y algunas incluso se mueven hacia el programa de otras células. Si una página está, por ejemplo, laminada, es menos propensa a dañarse al voltearla. Del mismo modo, los elementos del programa genético, protegidos por un recubrimiento fuerte, pueden penetrar mejor en varias células y luego reproducirse a medida que la célula se divide.
Posteriormente, este elemento se convierte en un virus de rápida propagación. El siguiente paso es una célula que reproduce el virus, inútil o dañino, para desarrollar una forma de contrarrestarlo. Y de hecho, así es como surgió por primera vez el proceso CRISPR-Cas para proteger a las bacterias de los virus invasores.
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Este proceso permite que las propiedades adquiridas sean heredables. Durante la primera infección, un pequeño fragmento del genoma viral, una especie de firma, se copia en la isla genómica CRISPR (un fragmento adicional del genoma, fuera del texto del genoma original). Como resultado, el recuerdo de la infección persiste durante generaciones. Cuando un descendiente de una célula se infecta con un virus, la secuencia se comparará con el genoma viral. Si un virus similar infectó al padre de la célula, el descendiente lo reconocerá y mecanismos especiales lo destruirán.
Para los científicos, este complejo proceso de desciframiento tomó muchas décadas, entre otras cosas porque contradecía las teorías estándar de la evolución. Pero hasta la fecha, los científicos han descubierto cómo replicar el proceso, permitiendo a los humanos editar genomas específicos con la máxima precisión, prácticamente el santo grial de la ingeniería genética en casi 50 años.
Esto significa que los científicos pueden usar el mecanismo CRISPR-Cas para solucionar problemas en el genoma, el equivalente a errores tipográficos en el texto escrito. Por ejemplo, en el caso del cáncer, nos gustaría destruir aquellos genes que permiten que las células tumorales se multipliquen. También estamos interesados en introducir genes en células que nunca los han recibido por transmisión genética natural.
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No hay nada nuevo para estos propósitos. Pero con CRISPR-Cas, estamos mucho mejor equipados para lograrlos. Los métodos anteriores han dejado rastros en genomas modificados, contribuyendo, por ejemplo, a la resistencia a los antibióticos. Por otro lado, la mutación CRISPR-Cas no es diferente de la mutación espontánea. Es por eso que la Administración de Drogas y Alimentos de los Estados Unidos ha dictaminado que dichos componentes no deben etiquetarse como organismos genéticamente modificados.
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Si había que modificar varios genes, los métodos anteriores eran especialmente difíciles porque el proceso debía realizarse de forma secuencial. Gracias a CRISPR-Cas, la capacidad de realizar modificaciones del genoma al mismo tiempo ha permitido la creación de hongos y manzanas que no se oxidan ni se vuelven marrones al entrar en contacto con el aire, resultado que requiere la desactivación simultánea de varios genes. Estas manzanas ya están en el mercado y no se consideran organismos modificados genéticamente.
Otras aplicaciones están en desarrollo. El llamado procedimiento de generación de genes para manipular el genoma puede reducir el daño causado por los insectos portadores de enfermedades. La modificación dirigida de los gametos en los mosquitos, los más mortíferos del mundo para los humanos, los haría incapaces de transmitir un virus o un parásito.
Pero el uso de CRISPR-Cas debe abordarse con precaución. Si bien esta tecnología puede resultar de gran ayuda en la lucha contra muchas enfermedades mortales, también conlleva riesgos graves y potencialmente completamente impredecibles. Primero, debido a que los genomas se reproducen y se propagan por reproducción, modificar una población completa solo requerirá modificar un número limitado de individuos, especialmente si el ciclo de vida del organismo es corto.
Además, dada la ubicuidad de la hibridación entre especies vecinas, es posible que la modificación de una especie de mosquito también se extienda de manera gradual e incontrolable a otras especies. El análisis de los genomas animales muestra que tales eventos han ocurrido en el pasado, con especies capturadas por elementos genéticos que podrían afectar el equilibrio de los ecosistemas y la evolución de las especies (aunque es imposible decir cómo). Y si cambiar la población de mosquitos es peligroso, no se sabe qué podría suceder si modificamos las células humanas, en particular, las células germinales, sin un análisis cuidadoso.
La tecnología CRISPR-Cas está lista para cambiar el mundo. El principal desafío hoy es asegurar que estos cambios funcionen.
Antoine Danchin
