Que es el Crispr? (el corta y pega genético)

Qué es CRISPR, el corta y pega genético 

La tecnología CRISPR, está revolucionando la manipulación de los genes para curar enfermedades o aportar ventajas, sin usar ADN ajeno.

El sueño de poder editar el ADN humano con una simple operación de cortar y pegar, sin tener que utilizar ADN ajeno, ya es una realidad. Realidad que abre un nuevo mundo de posibilidades para curar enfermedades genéticas o mejorar las cosechas. Pero muchas de estas posibilidades chocan con la ética y la moralidad, porque estamos hablando de modificaciones genéticas que se heredan.

Jugar a ser Dios, cambiar la esencia del ser humano, quizá para siempre.

El descubrimiento de las secuencias de ADN conocidas con el nombre de CRISPR,, está revolucionando la genética. Ha sido declarado por la revista Science el descubrimiento científico del año. Nada menos que la posibilidad de cortar y pegar ADN a nuestro antojo. Es fácil imaginar las implicaciones...

Manipulación genética, una tradición milenaria

Entender el espectacular avance que CRISPR significa para la manipulación del ADN no es fácil. Vamos a intentar explicarlo con palabras sencillas.

La modificación genética es una ciencia avanzada, pero la Humanidad lleva milenios alterando la naturaleza de animales y plantas. Hace dos mil años los romanos ya utilizaban mulas, una especie artificial creada por el Hombre que se obtiene al cruzar un burro y una yegua.

Los burros y los caballos tienen diferente número de cromosomas, por eso la mayoría de las mulas son estériles. Pero esto los romanos no lo sabían...

Aunque no producen una modificación del ADN, los injertos frutales son un intento de cambiar las características de las plantas. Ya se usaban en China hace tres mil años.

Las primeras pistas sobre la existencia del ADN, la cadena de ácido nucleico que contiene las instrucciones de la vida, fueron descubiertas por el médico suizo Friedrich Miescher en 1889. Pero hasta 1952 no se demostró completamente que el ADN es hereditario. Los primeros experimentos genéticos son obra de Mendel, en el siglo XIX. Sus famosas Leyes de Mendel son la base de la genética. Los genes son cadenas de ADN que se transmiten de padres a hijos.

Los primeros experimentos con el ADN se llevaban a cabo, literalmente, a ciegas. Mendel mezclaba variedades de guisantes y otras plantas y estudiaba lo que ocurría, sin posibilidad de manipular los genes o el ADN.

Al descubrirse más cosas sobre el ADN, se idearon diferentes métodos para manipularlo. Se aislaron las mutaciones en los genes y se mezclaron con la intención de obtener una mutación beneficiosa. Por ejemplo, un tomate que soporte mejor las heladas o un trigo resistente a diversas enfermedades. Muchos de los alimentos que consumimos han sido mejorados así.

La mutagénesis va un paso más allá al tratar el ADN con compuestos químicos para forzar la aparición de una mutación, y con suerte, que sea beneficiosa. Pero estos primeros métodos se basaban casi completamente en la suerte. Nadie sabía si iba a aparecer o no una mutación, y qué efectos tendría.

El siguiente gran paso tuvo lugar con los transgénicos, que consisten en introducir genes de un organismo en otro. Aquí se han obtenido muy buenos resultados, dando lugar a los alimentos transgénicos que todos conocemos. Más resistentes a enfermedades o a la climatología, más grandes o más fértiles. Pero aún no se sabe qué efectos tiene a largo plazo el uso de genes externos al propio organismo, y existe un componente ético relacionado con la manipulación genética aplicada a animales, e incluso a personas.

La manipulación genética en los humanos tiene como objetivo eliminar enfermedades graves hereditarias. Se sabe que hay enfermedades mortales que tienen una importante carga genética, desde ciertos tipos de cáncer a malformaciones, esterilidad o hemofilia, y las personas que heredan los genes tienen altas posibilidades de sufrirlas. Los últimos avances médicos en genética molecular permiten identificar mutaciones de ADN que provocan enfermedades o malformaciones, y eliminarlas durante la gestación para que no se manifiesten.

Este tipo de manipulación genética es bastante limitada. No se puede aplicar a cualquier cadena de ADN ni en todos los casos. Hasta ahora. Aquí es donde entra CRISPR, una técnica de manipulación del ADN que permite aplicar un corta y pega al ADN. Literalmente, se puede cortar un fragmento de ADN y sustituirlo por otro fragmento del mismo individuo, o repararlo.

Es una revolución porque permite editar cualquier cadena de ADN y no intervienen genes de otro organismo, así que no presenta el problema de rechazo, mutación y ética de los transgénicos.

Las investigadoras Emmanuelle Charpentier y Jennifer Doudna fueron las primeras en utilizar esta técnica en bacterias, así que son las inventoras del método CRISPR/Cas9. Pero otros científicos han contribuido a su desarrollo, al aplicarlo en animales y en células madre humanas. De hecho el nombre CRISPR se atribuye al microbiólogo español Francisco Martínez Mojica, de la Universidad de Alicante, que fue el primero en describir las secuencias repetidas CRISPR, en 1993, y en usar el nombre en 2002. El nombre de Francisco Martínez Mojica suena como el próximo Premio Nobel español.

Los CRISPR, cuya traducción del inglés es Repeticiones Palindrómicas Cortas Agrupadas y Regularmente Interespaciadas son fragmentos cortos de ADN organizados como palíndromos, es decir, se ven igual tanto al derecho como al revés, y además se repiten de forma regular. Cuando los CRISPR se asocian con un tipo de gen llamado Cas pueden formar un sistema inmune a determinados virus. Se descubrió que las bacterias guardan ADN de los virus que las atacan, y cuando son atacadas de nuevo por un virus similar utilizan los CRISPR que almacenan el ADN del virus para sintetizar enzimas Cas, los soldados que frenan el ataque.

La técnica CRISPR/Cas9 aprovecha estas propiedades para editar genes, es decir, cortar y pegar fragmentos de ADN. Cas9 es una enzima especializada en cortar ADN, y al combinarla con una molécula llamada Single-guide RNA, se pueden cortar y pegar fragmentos concretos de ADN. Cas9 son las tijeras, y el RNA le dice exactamente dónde hay que cortar. Después utilizando técnicas moleculares se repara, se apaga o se modifica esa secuencia cortada. Una enzima artificial aún más avanzada llamada TevCas9, permite cortar en dos lugares a la vez, en lugar de uno:

En 2012 se probó su eficacia con células madre humanas. En marzo de 2014 investigadores del MIT lograron curar en ratones malformaciones del hígado usando CRISPR. También permite a los científicos activar o silenciar ciertos genes.

El uso de CRISPR como sistema inmune ayuda a proteger contra los virus de determinadas bacterias presentes en la fermentación y en los alimentos. En China se ha conseguido cultivar una variedad de trigo inmune a ciertos hongos, lo que evita usar fungicidas.

Como corta y pega de ADN permite modificar genéticamente plantas y animales, pero sin los efectos secundarios producidos por el uso de genes de otros organismos. Por ejemplo sirve para hacer que los órganos de los cerdos sean transplantables a los humanos, o para eliminar las alergias en una determinada planta o alimento.

También se utiliza para prevenir enfermedades hereditarias. Se sabe que existen más de 10.000 enfermedades asociadas a un solo gen, que se manifiestan en el 1% de los recién nacidos. Estas enfermedades se podrían tratar con CRISPR.

Ya se han encontrado aplicaciones en la cura de enfermedades como la fibrosis quística o la anemia. Incluso se puede utilizar en seres vivos para tratar los efectos de la vejez, la esquizofrenia o el autismo.

 No es solo un tratamiento en laboratorio: en China se está utilizando para eliminar el ADN dañado en pacientes con cáncer de pulmón. También sirve para apagar o encender genes relacionados con enfermedades, musculación, cáncer y producción de hemoglobina.

Pero CRISPR presenta los mismos escollos éticos y morales que otras investigaciones que hurgan directamente en los orígenes de la vida. Porque al igual que se puede eliminar una mutación perjudicial también se pueden manipular los genes que determinan si somos más altos o más bajos, más o menos guapos, o con más o menos defectos físicos. Teorías conspiratorias hablan de la posibilidad de manipular un gen hereditario que active una enfermedad, y practicar un genocidio.

Del mismo modo, ¿se prohibirán los alimentos modificados genéticamente con CRISPR, cómo se prohíben los transgénicos en algunos países, pese a que no se utilizan genes de otros organismos?

Son cuestiones que, esperamos, sean tratadas con sentido común. CRISPR será tan poderoso como dejemos que sea. 

Y como si todo esto fuera poco, si todo va según los planes, entre 2025 y 2027 tendrán lista la primera cría de mamuts. La primera de cientos, con un claro objetivo: repoblar la tundra con mamuts para frenar el cambio climático.

El mamut o elefante lanudo se extinguió en Europa hace unos 10.000 años. Aunque en algunas islas no colonizadas, se han encontrado restos de hace solo 4.000 años.

Cien siglos después de su extinción, el mamut podría volver a caminar sobre la superficie helada de la tundra. Ese es el objetivo de Colossal, una startup fundada por el doctor George Church, uno de los genetistas pioneros en la revolucionaria técnica CRISPR.

Gracias a los fondos del otro cofundador, el billonario Ben Lamm, CEO de la compañía, Colossal ya dispone de 15 millones de dólares para comenzar con la titánica tarea de resucitar al mamut.

Es un viejo sueño de la Humanidad que se convirtió en universal con los libros y las películas de Jurassic Park: la posibilidad de resucitar especies extintas insertando su ADN en animales similares que aún existen. Es lo que se conoce con el nombre de de-extinción.

Aunque teóricamente posible, hasta hace un par de años era más ciencia-ficción que ciencia. Pero el descubrimiento de CRISPR lo cambia todo.

Colossal propone usar CRISPR para añadir fragmentos de ADN de mamut a células de elefante asiático, el más cercano al mamut.

Con esto se obtendrían híbridos con orejas más pequeñas y pelo, pero tras las siguientes generaciones, seleccionando genes y modificándolos con nuevos fragmentos obtenidos de los miles de restos de mamuts encontrados, al final se acabaría obteniendo un elefante lanudo puro.

El objetivo de Colossal no es crear un zoo de mamuts y cobrar la entrada para ganar dinero. Su intención es repoblar su hábitat natural con cientos, miles de estos animales, y ayudar a frenar el cambio climático. Ni siquiera es necesario obtener mamuts puros, bastaría con elefantes híbridos adaptados para resistir los 40 grados bajo cero de la tundra.

Las manadas de mamuts derribarían los árboles oscuros que absorben la luz del sol para alimentarse o avanzar, y el abono que generan transformaría la tundra en praderas que reflejan la luz y mantienen el suelo más frío, bloqueando el metano y creando mucha materia vegetal para bloquear también el carbono.

Para acelerar el proceso, Colossal tiene pensado utilizar vientres artificiales que permitirían criar, cientos, miles de mamuts al mismo tiempo, sin tener que recurrir a elefantes hembras.

La propia compañía reconoce que es una tarea titánica, no solo por el desafío de resucitar una especie extinta, sino también por los numerosos muros legales y éticos que tendrá que superar.

Su primer objetivo, y ya tiene dinero para ello, es comenzar con las pruebas y al mismo tiempo desarrollar nuevas herramientas genéticas que tendrían otras aplicaciones que podrían vender para financiarse. 

Algo parecido a lo que ocurrió con el viaje a la Luna, que no solo fue importante por el viaje en sí, sino porque también desarrolló tecnologías que se han aplicado a la vida cotidiana, desde el aspirador portátil a los detectores de humo, o diversos tipos de plásticos.

Lo cierto  es que el CRISPR llegó para quedarse y seguramente tendremos más noticias al respecto ¿cuál será el límite?