Crispr-Cas9
Las tijeras del genóma
La innovadora técnica CRISPR de modificación del genoma seguirá protagonizando titulares en los próximos años, tanto por las posibilidades que ofrece como por las discusiones bioéticas que suscita.
La tecnología CRISPR/Cas9 es una herramienta molecular utilizada para “editar” o “corregir” el genoma de cualquier célula, incluyendo las células humanas. Sería análogo a una tijera molecular que puede cortar cualquier molécula de ADN de manera precisa y controlada. Esa capacidad le permite modificar la secuencia, eliminando o insertando nuevo ADN.
En 1987 se publicó un artículo en el cual se describía cómo algunas bacterias se defendían de las infecciones víricas. Estas bacterias tienen unas enzimas que son capaces de distinguir entre el material genético de la bacteria y el del virus y, posteriormente, destruyen al material genético del virus.
Sin embargo, las bases de este mecanismo no se conocieron hasta que se mapearon los genomas de algunas bacterias y otros microorganismos. Se encontró que una zona determinada del genoma de muchos microorganismos, sobre todo arqueas, estaba llena de repeticiones palindrómicas (que se leen igual al derecho y al revés) sin ninguna función aparente. Estas repeticiones estaban separadas entre sí mediante unas secuencias denominadas “espaciadores” que se parecían a otras de virus y plásmidos. Justo delante de esas repeticiones y “espaciadores” hay una secuencia llamada “líder” a las que se denominó CRISPR (“Repeticiones Palindrómicas Cortas Agrupadas y Regularmente Interespaciadas”). Muy cerca de este agrupamiento se podían encontrar unos genes que codificaban para un tipo de nucleasas: los genes cas.
Cuando un virus ingresa en la bacteria toma el control de la maquinaria celular y para ello interactúa con distintos componentes celulares. Pero las bacterias que tienen este sistema de defensa disponen de un complejo formado por una proteína Cas unida al ARN producido a partir de las secuencias CRISPR.
Al interactuar con este complejo, el material génico del virus es inactivado y posteriormente degradado. Pero el sistema va más allá, ya que las proteínas Cas son capaces de tomar una pequeña parte del ADN viral, modificarlo e integrarlo dentro del conjunto de secuencias CRISPR. De esa forma, si esa bacteria (o su descendencia) se encuentra con ese mismo virus, ahora inactivará de forma mucho más eficiente al material genético viral. Se trata, por lo tanto, de un verdadero sistema inmune de bacterias.
Si bien durante los años subsiguientes se continuó la investigación sobre este sistema, recién en 2012 se dio el paso clave para convertir este hallazgo biológico en una herramienta molecular útil en el laboratorio. En agosto de 2012 un equipo de investigadores dirigido por las doctoras Emmanuelle Charpentier en la Universidad de Umeå y Jennifer Doudna, en la Universidad de California en Berkeley, publicó un artículo en la revista Science en el que se mostraba cómo convertir esa maquinaria natural en una herramienta de edición “programable”, que servía para cortar cualquier cadena de ADN in vitro. Es decir, lograban programar el sistema para que se dirigiera a una posición específica de un ADN cualquiera (no solo vírico) y lo cortara.
Desde una perspectiva molecular podemos decir que esta herramienta se podrá utilizar para regular la expresión génica, etiquetar sitios específicos del genoma en células vivas, identificar y modificar funciones de genes y corregir genes defectuosos. También se está ya utilizando para crear modelos de animales para estudiar enfermedades complejas como la esquizofrenia, para las que antes no existían modelos animales.
Las posibilidades son prácticamente inimaginables. Con la tecnología CRISPR/Cas9 se inaugura una nueva era de ingeniería genética en la que se puede editar, corregir o alterar el genoma de cualquier célula de manera precisa, fácil, rápida y barata. Cambiar el genoma significa cambiar lo esencial de un ser. En un futuro relativamente cercano servirá para curar (mediante terapia génica) enfermedades cuya causa genética se conozca y que hasta ahora eran incurables, tales como el Síndrome de Down o la anemia falciforme. Otra aplicación podría ser la reprogramación de nuestras células para que corten el genoma del VIH.
Con abstracción de consideraciones éticas y sociales, esta técnica permitiría también modificar los genomas de embriones humanos.
En 1987 se publicó un artículo en el cual se describía cómo algunas bacterias se defendían de las infecciones víricas. Estas bacterias tienen unas enzimas que son capaces de distinguir entre el material genético de la bacteria y el del virus y, posteriormente, destruyen al material genético del virus.
Sin embargo, las bases de este mecanismo no se conocieron hasta que se mapearon los genomas de algunas bacterias y otros microorganismos. Se encontró que una zona determinada del genoma de muchos microorganismos, sobre todo arqueas, estaba llena de repeticiones palindrómicas (que se leen igual al derecho y al revés) sin ninguna función aparente. Estas repeticiones estaban separadas entre sí mediante unas secuencias denominadas “espaciadores” que se parecían a otras de virus y plásmidos. Justo delante de esas repeticiones y “espaciadores” hay una secuencia llamada “líder” a las que se denominó CRISPR (“Repeticiones Palindrómicas Cortas Agrupadas y Regularmente Interespaciadas”). Muy cerca de este agrupamiento se podían encontrar unos genes que codificaban para un tipo de nucleasas: los genes cas.
Cuando un virus ingresa en la bacteria toma el control de la maquinaria celular y para ello interactúa con distintos componentes celulares. Pero las bacterias que tienen este sistema de defensa disponen de un complejo formado por una proteína Cas unida al ARN producido a partir de las secuencias CRISPR.
Al interactuar con este complejo, el material génico del virus es inactivado y posteriormente degradado. Pero el sistema va más allá, ya que las proteínas Cas son capaces de tomar una pequeña parte del ADN viral, modificarlo e integrarlo dentro del conjunto de secuencias CRISPR. De esa forma, si esa bacteria (o su descendencia) se encuentra con ese mismo virus, ahora inactivará de forma mucho más eficiente al material genético viral. Se trata, por lo tanto, de un verdadero sistema inmune de bacterias.
Si bien durante los años subsiguientes se continuó la investigación sobre este sistema, recién en 2012 se dio el paso clave para convertir este hallazgo biológico en una herramienta molecular útil en el laboratorio. En agosto de 2012 un equipo de investigadores dirigido por las doctoras Emmanuelle Charpentier en la Universidad de Umeå y Jennifer Doudna, en la Universidad de California en Berkeley, publicó un artículo en la revista Science en el que se mostraba cómo convertir esa maquinaria natural en una herramienta de edición “programable”, que servía para cortar cualquier cadena de ADN in vitro. Es decir, lograban programar el sistema para que se dirigiera a una posición específica de un ADN cualquiera (no solo vírico) y lo cortara.
Desde una perspectiva molecular podemos decir que esta herramienta se podrá utilizar para regular la expresión génica, etiquetar sitios específicos del genoma en células vivas, identificar y modificar funciones de genes y corregir genes defectuosos. También se está ya utilizando para crear modelos de animales para estudiar enfermedades complejas como la esquizofrenia, para las que antes no existían modelos animales.
Las posibilidades son prácticamente inimaginables. Con la tecnología CRISPR/Cas9 se inaugura una nueva era de ingeniería genética en la que se puede editar, corregir o alterar el genoma de cualquier célula de manera precisa, fácil, rápida y barata. Cambiar el genoma significa cambiar lo esencial de un ser. En un futuro relativamente cercano servirá para curar (mediante terapia génica) enfermedades cuya causa genética se conozca y que hasta ahora eran incurables, tales como el Síndrome de Down o la anemia falciforme. Otra aplicación podría ser la reprogramación de nuestras células para que corten el genoma del VIH.
Con abstracción de consideraciones éticas y sociales, esta técnica permitiría también modificar los genomas de embriones humanos.
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