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Crispr/Cas9: la técnica que permite cortar, editar y pegar genes como un documento de Word

La edición de genes está generando grandes avances científicos respecto de la transgénesis y abre un debate sobre la regulación de los organismos "editados".

05.10.2016
Facundo Mesquida
Facundo
Mesquida

Periodista

Desde su aparición, en 2012, las nuevas de edición génica están provocando una verdadera revolución en la comunidad científica. /Cas9 permitió a los investigadores “cortar, editar y pegar” genes de una manera más controlada, económica y rápida, respecto de los métodos utilizados anteriormente y de la transgénesis tradicional.

Además, estos nuevos organismos “editados”, tanto animales como vegetales, podrían acceder a una regulación diferente a la que reciben los “modificados” y llegar más rápidamente a las góndolas de los supermercados, según informó el portal SLT, Servicio de Prensa y Divulgación Científica y Tecnológica sobre Agronomía y Ambiente perteneciente a la FAUBA .

En 2015, la reconocida revista Science destacó el trabajo de Jennifer Doudna, de la Universidad de California, EE.UU., y de Emmanuelle Charpentier, de la Universidad de Umeå, Suecia (quienes desarrollaron la aplicación del para realizar cortes dirigidos en una secuencia de ), como uno de los hitos científicos del año.

Tal es así que se posicionan como candidatos para un premio Nobel. Aunque su logro tampoco estaría exento de conflictos: Otro grupo de investigación, comandado por Feng Zhang, del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), también reclama la autoría del “Cas9”.

Más allá del debate por la propiedad intelectual, en EE.UU. ya desarrollaron plantas de arroz y hongos comestibles con Crispr/Cas9 y TALENs (una tecnología anterior de edición génica). Para estos casos, el Departamento de Agricultura de ese país (USDA, por sus siglas en inglés) consideró que los nuevos materiales no deberían ser regulados del mismo modo que los transgénicos, con lo cual se espera que se aceleren los procesos para liberarlos al mercado.

En la Argentina también hay grupos académicos avanzando en estos aspectos. “La edición de genomas de plantas es la técnica soñada por los mejoradores”, afirmó Gustavo Schrauf, profesor a cargo de la cátedra de de la Facultad de Agronomía de la UBA (FAUBA). Allí los investigadores llevan adelante una línea de trabajo en conjunto con el INTA Castelar para desarrollar diferentes especies de interés agronómico, como el tomate, con edición génica.

Andrés Cernadas, quién forma parte del grupo de investigación de la FAUBA y el INTA, explicó los alcances del Crispr/Cas9 y para ello apeló a una metáfora muy descriptiva: “Uno podía imaginarse un libro. Si todo lo que está allí escrito es el genoma, entonces los capítulos son los cromosomas, las palabras son los genes y las letras son los nucleótidos. Con la tecnología de la edición génica uno directamente podría abrir el libro, ir al capítulo uno, página ocho, por ejemplo, y modificar una palabra en particular”.

“La maquinaria celular entenderá la información como la hemos diseñado y funcionará a partir de esa edición”, agregó Fernando Carrari, investigador del INTA y del CONICET, y profesor adjunto en la FAUBA.

A la estratósfera

El descubrimiento, en 1869, del Ácido Desoxirribonucleico (ADN), que contiene el código genético que guía el desarrollo y el funcionamiento de los seres vivos, fue uno de los hitos más importantes de la ciencia en la historia de la humanidad y disparó una carrera por generar nuevos conocimientos a lo largo del siglo XX: primero se determinó el valor hereditario de los cromosomas; luego, dónde estaba el ADN y su información genética (en los ’40). En los ’50 se describió la estructura del ADN (la famosa doble hélice), y en los ’70 ya se pudo secuenciar genes. “La etapa siguiente fue leer los genes y, al inicio del siglo actual, logramos el primer borrador del genoma humano. O sea que en poco más de 100 años aprendimos a leer nuestro propio libro de la vida”, resumió Schrauf.

En los ’90 aparecieron la soja RR y el maíz BT, que resisten al glifosato y a los insectos, respectivamente, debido a que se les insertaron genes de otros organismos en su ADN. Sin embargo, la introducción de genes a través de transgénesis convencional tenía algunos inconvenientes, básicamente porque “ocurre en forma descontrolada. El transgen puede caer sobre algún otro gen endógeno y afectar su funcionamiento”, explicó.

Los adelantos biotecnológicos del nuevo milenio trajeron cambios significativos, como las nucleasas de dedos de zinc y, a partir del 2010, las TALENs, con las que se pudieron modificar ciertas proteínas y dirigir el corte hacia una secuencia específica del ADN.

Los científicos usaron esta técnica en diversos campos, desde el mejoramiento animal y vegetal hasta el tratamiento de problemas genéticos en humanos. “Sin embargo, luego, con el surgimiento de Crispr-Cas9, las tecnologías anteriores quedaran obsoletas: Cas9 va a la estratósfera”, sostuvo Cernadas, quien después de su doctorado en Brasil (en la Universidad de Campinas) estudió la tecnología en Estados Unidos (en Iowa y en Cornell).

¿Por qué esta técnica genera tanto interés? Cuando se produce un corte en el ADN (por ejemplo, en la mitad de una palabra), la célula lo interpreta como un daño y dispone de mecanismos intrínsecos capaces de repararlos. A veces, la corrección es imperfecta y el corte termina por agregar (o eliminar) nucleótidos (letras) al azar en el gen (la palabra). Cuando esto sucede, el gen puede producir una proteína inservible para la célula. “Con esta técnica, haciendo un corte dirigido podemos darle un golpe de knock out a cualquier gen, silenciándolo. Es la gran ventaja sobre la transgénesis”, afirmó Schrauf.

Usando la edición génica se pueden hacer huecos en un determinado lugar del genoma para dirigir la introducción del transgen hacia ese sitio específico o inclusive reemplazar un gen por otro mejor”, agregó.

Retomando la metáfora del ADN como un libro, Carrari se explayó: “Ahora podemos editar las palabras (genes) así como cortamos y pegamos en un procesador de texto: cortamos en el lugar que deseamos, y entre los bordes de ese corte insertamos un segmento de ADN que tiene los bordes iguales, pero un contenido distinto en el centro. Nosotros escribimos estas nuevas letras o palabras que agregamos al ADN, según nuestros intereses”.

La frontera de conocimiento apunta a mejorar la eficiencia del Crispr-Cas9. “Una ventaja de la edición génica es que no sólo permite incorporar material genético de otra especie (como la transgénesis), sino que lo puede hacer de una manera dirigida e, incluso, modificar una región del genoma de manera específica sin necesidad de incorporar material de otra fuente. A partir de ahí, podemos seleccionar productos (células y, posteriormente, plantas enteras) que portan las modificaciones realizadas. Por eso, la edición génica es muy preciada para el avance del mejoramiento genético”, sintetizó Cernadas.

Edición génica en la Argentina

Los investigadores de la FAUBA están trabajando en edición génica junto a colegas del INTA Castelar. Su mira está puesta en editar un conjunto de genes relacionados con la calidad de los frutos del tomate. Expresando o reprimiendo determinados genes buscan obtener tomates de mayor tamaño y con más vitamina E respecto de los tradicionales.

Si conseguimos editar estos genes podríamos elevar el valor nutricional y el rendimiento del cultivo. O sea, le daríamos un considerable valor agregado”, dijo Cernadas.

Estas líneas de investigación continúan el trabajo del grupo que dirige Carrari, quien en 2014, junto a un consorcio de investigadores distribuidos por distintos países, descifró el genoma completo del tomate. “Para editar los genes es fundamental contar con la secuencia del genoma. Esto nos permite conocer qué y cómo está escrito en el libro: si lo ignoramos, no sabemos a dónde apuntar la edición”, dijo el investigador.

“Usar esta nueva tecnología para modificar un gen de una familia de genes muy parecidos ayudaría a generar conocimientos básicos clave para desarrollar en el futuro un producto biotecnológico de valor agronómico elevado”, explicó.

Estos trabajos de la FAUBA con edición génica se suman a otros anunciados recientemente por el Laboratorio de Biotecnología Animal de esas institución, donde los científicos lograron eliminar el gen de la vaca loca (en investigaciones realizadas sobre embriones) y, hacia el futuro, prevén utilizar esta técnica para producir cerdos con corazones para humanos, vacas con leches especiales y animales más productivos.

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