Hace un par de años cuando estaba terminando los créditos de la carrera en biología cursaba una materia optativa llamada “Biología molecular de la célula”. Recuerdo que en una de las clases, el profesor estaba vuelto loco de fascinación con una nueva tecnología llamada Crispr cas 9 que prometía cambiar el mundo de la biología como la conocemos y ¡vaya que era cierto!

Cazadores de secuencias

El “descubrimiento” de Crispr data desde 1987, cuando el investigador japonés, Yoshizumi Ishino, intentaba secuenciar el gen iap en Escherichia coli.  Este investigador japonés y su equipo deseaban conocer este gen y sus área promotoras (o sea, las secuencias que marcan el inicio de un gen) para conocer más sobre la enzima que codifica, la fosfatasa alcalina. Básicamente, esta enzima desfosforila ciertos compuestos para proporcionarle fósforo a la célula cuando este mineral no está en el medio.

Foto del investigador Ishino quien, junto con su equipo, descubrió a CRISPR

La verdad es, amigo lector, que en aquellos años secuenciar un gen era todo un reto. Había que utilizar una gran cantidad de químicos tóxicos, las muestras se contaminaban con muchísima facilidad, los métodos tenían una GRAN complejidad técnica y encima todo era MUY caro. Cualquier secuencia obtenida era un buen logro y como muchas de ellas eran desconocidas algunas cosas siempre saltaban a la vista. Tal fue el caso de CRISPR. Ishino y su equipo encontraron diversas secuencias y entre ellas, en el último párrafo de su artículo, reportaron hallar 5 secuencias homólogas y palindrómicas (esto quiere decir que la secuencia de DNA se lee igual en su cadena complementaria que va en sentido opuesto) de 29 nucleótidos que no estaban descritas en ningún otro procarionte.

En este ejemplo, puedes ver mejor lo que es una secuencia palindrómica. Una secuencia se lee igual en su cadena complementaria en sentido opuesto. Tomado de Wikipedia.

Como casi todo en la ciencia, al principio, nadie sabía qué era eso, ¿E. coli utilizaba esas secuencias para algo? ¿había alguna otra bacteria que tuviera estas secuencias? Y te voy a contar un secretito, la verdad es que cuando nosotros los científicos no sabemos para qué sirve algo y no le vemos un uso inmediato, al igual que todos, lo procrastinamos y lo dejamos para despuecito. Quizás después alguien más encontraría las mismas secuencias o similares en otras bacterias u organismo y podríamos hacer sentido de ellas.

Y, en efecto, se obtuvieron secuencias similares en otras cuantas bacterias, a pesar de que eso ya nos daba algunas pistas de que probablemente sí tenía alguna importancia, no era suficiente para que todos los ojos del mundo se posaran sobre ellas. El verdadero despuecito llegó unos cuantos años más tarde, cuando otro grupo de investigación, dirigido por Francisco Mojica, encontró secuencias homólogas, palindrómicas y sin función aparente en una especie de arqueas halofílicas. Las arqueas son organismos que morfológicamente se parecen muchísimo a las bacterias, pero que metabólicamente se parecen un tanto más a los eucariontes; esta diferencia es tan marcada que las arqueas constituyen su propio reino.

Esa era la conexión que los científicos necesitaban para enloquecer y empezar a hacer muchas preguntas. Además, era en ese momento cuando la tecnología había avanzado lo suficiente para que secuenciar un gen fuera cuestión de días y no de meses. Fue así como los científicos notaron que muchísimos organismos compartían estas secuencias, lo que indicaba que se habían conservado a pesar de la distancia evolutiva entre organismos. Esa pregunta que en el ‘87 sonaba muy quedito comenzaba a repicar con fuerza en la cabeza de todos los investigadores involucrados ¿qué demonios es esto? ¿qué hace? ¿por qué se conservó?

¡Eureka!

Con la atención de miles de científicos en el mundo en relativamente poco tiempo se caracterizaron algunos aspectos de las secuencias y recibieron un nombre formal. Les nombraron CRISPR, que por sus siglas en inglés significa: Secuencias palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas y se reportó que estos interespaciadores eran otras secuencias más cortas que no estaban del todo conservadas. Además, cerca de las CRISPR siempre se encontraban unos genes que codificaban para unas nucleasas a las que llamaron Cas (CRISPR associated). Las nucleasas son enzimas con la capacidad de causar rupturas en enlaces químicos, específicamente enlaces fosfodiéster, que es justamente el tipo de enlace que se presenta en las cadenas de DNA.

Después de un tiempo, se encontraron otros organismos de quiénes una porción pequeña de su genoma encajaba perfectamente con las secuencias cortas espaciadoras: los virus bacteriofagos. Su nombre literalmente significa virus comebacterias. Este tipo de virus, como otros tantos, deben infectar una célula para poder reproducirse y al final de su ciclo de vida provoca que la bacteria estalle y, obviamente, muera en el proceso. ¿Qué significado tenía que una porción de material genético viral fuera coincidente con las secuencias espaciadoras de CRISPR?

Christine Pourcel y Francisco Mojica. Estos dos brillantes científicos notaron la conexión entre las secuencias CRISPR y el material genético de los bacteriófagos

Dos mentes brillantes se dieron cuenta de esta coincidencia, Francisco Mojica y Christine Pourcel. ¿Tú ya lograste hacer la conexión? Era claramente algún sistema de defensa. Imagínate ser una bacteria siendo atacada por un bacteriofago, tienes que sacar la artillería pesada porque si pierdes no tendrás un final feliz. Obviamente no será fácil, pero si logras ganar esa batalla puedes guardar una pequeña fracción del genoma de tu atacante y estar preparado para la próxima ocasión. Esta era la propuesta, las CRISPR de alguna manera podían capturar el genoma del atacante, guardarlo y constituir una especie de sistema inmune bacteriano.

¿Cómo hacían eso? Bueno, ¿recuerdas a las nucleasas que mencioné hace un rato? De manera muy simplificada, estas proteínas son capaces de identificar y destruir el material genético del virus, tomar una pequeña parte y guardarlo junto a las CRISPR. Las CRISPR son algo así como una cartilla de vacunación celular, en ellas queda guardada la información de virus atacantes, y las Cas son como perros sabuesos. Cuando una Cas encuentra algo con una secuencia que haga match con la que CRISPR le entregó, se encarga de destruirla y, en caso de ser necesario, anexarla a la base de datos que CRISPR resguarda.

¿Por qué CRISPR es ahora tan importante?

En el 2012, Jennifer Doudna, una investigadora en Berkeley, junto con su colega Emmanuelle Charpentier tomaron este mecanismo de defensa bacteriano y lo convirtieron en una herramienta de edición genética. Sí, yo sé que suena descabellado dar ese salto, pero vamos a desentrañarlo un poco.

Jennifer Doudna y Emmanuelle Charpentier. Tomada de leparisiern.fr

Las proteínas Cas, son muy precisas. Uno como científico, puede entregarles una secuencia específica y la Cas hará el resto del trabajo, la degradará y listo. Las células de los seres vivos tienen mecanismos de reparación de DNA, entonces una vez que Cas hizo su trabajo degradando lo que le pediste, los mecanismos naturales de reparación entrarán en acción y pondrán la copia sana en el espacio que quedó vacío (recuerda que, en nuestro caso, somos seres con un juego genético que viene de nuestra madre y padre, así que tenemos dos copias de cada gen). Esta tecnología se concibió pensando en ayudar a personas con diversas enfermedades como el VIH, Corea de Huntington, esquizofrenia, entre muchas otras.

Además, debemos recordar que la edición genética es una herramienta súper útil en ciencia y esta tecnología llegó como un verdadero milagro; porque la edición genética es algo que existe en ciencia desde los 70’s, pero era una cuestión muy complicada y extremadamente costosa. Muchos laboratorios en el mundo evitaban por completo aprender técnicas de edición genética porque llevaba mucho tiempo, muchas veces eran ineficaces y/o completamente fallidas y si uno fallaba, además de que todo el dinero invertido se iría a la basura, habría que empezar de nuevo. Con CRISPR todo esto era solo una pesadilla del pasado.

Mecanismo de CRISPR. Tomado y modificado de NY Times a CRISPR Conundrum

De ciencia ficción a la realidad…

El mundo de la biología enloqueció con esta nueva tecnología. He escuchado varios podcasts, TEDtalks y leído algunos artículos de divulgación al respecto, siempre empiezan con frases como: “El otro día entré a una fiesta de biólogos y estaban vueltos locos con algo que se llamaba CRISPR”, “La CRISPR es eso que trae a los biólogos soñando con transformar chihuahuas en pastores alemanes”, “El diseño humano ya no suena tan lejano con esta nueva cosa que se llama CRISPR”.

La realidad es que CRISPR sí levanta miedos y muchas preguntas éticas. Yo recuerdo que cuando recién salió a la luz, Carmen Aristegui presentó una nota al respecto en el noticiero de las 10. Se habían realizado experimentos con embriones humanos en China y recuerdo perfectamente como mi mamá y mi abuela estaban muertas de miedo porque estaban convencidas de que ya sólo era cuestión de tiempo para que convirtieran lagartijas en dinosaurios y viviéramos en Jurassic Park. CRISPR sí podría abrir puertas similares y es por eso mismo que sus creadoras, Doudna y Charpentier, han solicitado poner el freno a experimentos en humanos hasta haber reflexionado bien cuales son los alcances de CRISPR.

Es posible realizar modificaciones y curar enfermedades, pero ese es un cambio que no sólo te afecta a ti, si no que también afecta a los hijos que quieras tener después. Tu genoma editado pasará a ser de ellos y no les puedes pedir permiso, ¿cierto? Pensarías “¿quién no querría erradicar enfermedades tan crueles y mortíferas?”, pero hay quiénes piensan que ese tipo de alteraciones podrían dirigirnos a una nueva era eugenésica. Además, las implicaciones éticas de CRISPR no sólo abarcan a los humanos sino que pueden abarcar a ecosistemas enteros.

Un excelente ejemplo de esto último es la tecnología Gene Drive, que básicamente edita el genoma con CRISPR y te permite heredar la maquinaria para esa edición, de tal forma que la edición se haga generación, tras generación, tras generación. Este modelo se planteó para usarse en mosquitos y evitar que se convirtieran en vectores de enfermedades como el zika o el dengue. Hasta aquí todo suena maravilloso, ¿no? ¡Se acabaría el zika, el dengue y cualquier enfermedad transmitida por mosquitos!

Aquí es donde lamento arruinar la felicidad. Pongámonos a pensar y analizar las cosas un poco más a fondo. Hacer ese tipo de edición genética, en efecto, acabaría con muchísimas enfermedades, pero también afecta el curso de la evolución y de la selección natural. Además, no sabemos si este tipo de modificaciones le conferirá nuevas ventajas biológicas al mosquito y afecte su interacción con otros organismos. Estaríamos alterando todo un ecosistema. No podemos saberlo y por lo tanto no podemos medir sus posibles consecuencias.

Mi profesor de biología molecular estaba vuelto loco con esta tecnología, yo misma me emocioné muchísimo, muchos de mis compañeros estaban que no lo creían y compartían miles de artículos al respecto en las redes sociales. La realidad es que CRISPR sí es una tecnología que promete muchísimo, pero también es una tecnología que merece opinión y participación pública porque puede llegar a afectarnos a todos en algún futuro que ya no se ve tan distante. ¿Tú que opinas?  

 

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

Facebook
Instagram
EMAIL
RSS