CRISPR: el corta-pega del ADN ✂️🧬

CRISPR/Cas9 es una técnica de edición genética que permite modificar el genoma de los seres vivos, ya sea “cortando” cierta parte del genoma para desactivar un gen cuya expresión produzca consecuencias negativas o “cortando” y “pegando” para sustituir la secuencia de un gen defectuoso por la secuencia correcta. Podríamos imaginarnos quizás unas tijeras con las que poder “cortar” una sección defectuosa de nuestro ADN y sustituirla por otra funcional, teniendo la posibilidad de reescribir nuestros genes por ejemplo para tratar enfermedades hereditarias, es decir, con causa genética.

Sistema inmune de las bacterias

El nombre de esta tecnología para la edición genética proviene de una región del ADN que permite reconocer virus invasores en bacterias y recibe precisamente el nombre de CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, es decir, repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas). El investigador español y microbiólogo Francisco Juan Martínez Mojica, de la universidad de Alicante, descubrió en 2005 por casualidad y mientras estudiaba microorganismos de las salinas de Santa Pola, que algunas bacterias incluyen en su ADN una serie de secuencias que se repiten y entre dichas secuencias se encuentran fragmentos de ADN vírico. Es decir, estas bacterias tienen en su ADN secuencias de genes propias de un virus. La razón por la cual estas secuencias foráneas se encuentran en el ADN de ciertas bacterias es porque cuando un virus infecta a una bacteria introduce en ella su material genético con intención de replicarse y poder infectar a nuevas bacterias. En el caso de que una bacteria infectada por un virus sobreviva, esta guardará el ADN del virus en su propio ADN entre secuencias repetitivas. Estas secuencias repetitivas entre las cuales encontramos ADN vírico en bacterias reciben el nombre de CRISPR. Esto servirá a las bacterias de defensa frente al ataque de nuevos virus cuyo genoma tenga similitudes con estas secuencias almacenadas en el ADN propio de las bacterias. Cuando un virus vuelva a intentar infectar a la bacteria, esta recurrirá al ADN vírico que guardó en su genoma y lo transformará en una cadena de ARN. Esta cadena de ARN se juntará con una proteína llamada Cas9 para guiarla en la búsqueda de una secuencia de ADN complementaria a este ARN dentro del virus atacante. Si encuentra el material genético correspondiente en el virus la cadena de ADN vírico se juntará con la cadena de ARN proporcionada por la bacteria y la proteína Cas9 se activará y “cortará” el ADN vírico, dejándolo inutilizado. La técnica CRISPR/Cas9 define al conjunto de la proteína Cas9 y el ARN complementario a la secuencia de ADN que se desea “cortar”.

Además, como hemos dicho, CRISPR no reduce sus posibilidades a “cortar” el ADN, también permite modificar el ADN, sustituyendo la secuencia que se “corta” por la secuencia correcta. Si disponemos de una herramienta que permite inducir un “corte” de ADN en un gen que se pretende modificar, la capacidad de editarlo crece enormemente. El daño localizado al ADN puede servir a la propia célula de estímulo a la reparación de su ADN. Nuestras células están expuestas a diversas amenazas que provocan daños en su ADN y por ello han desarrollado mecanismos de reparación a esos daños. Este proceso natural de reparación llevó a pensar en la posibilidad de incluir procesos de edición personalizados en el momento de la reparación. Los mecanismos naturales de reparación del ADN juegan por tanto un importante papel en la introducción de cambios en el genoma. Por un lado, el mecanismo de reparación celular puede resultar impreciso, cometiéndose errores que provoquen mutaciones, inutilizando y silenciando al gen o genes implicados. Este proceso se podría aplicar como método para silenciar genes, impidiendo así la síntesis de las proteínas que codifiquen. Por otro lado, existe un mecanismo de reparación celular especialmente preciso denominado reparación por recombinación homóloga (HDR) que permite la inclusión de cambios específicos en el genoma. Sería posible proporcionar a la célula una molécula de ADN con la secuencia genética que debería utilizarse como reemplazo de la secuencia “cortada” que estaba inicialmente dañada. De esta manera, durante el proceso de reparación natural de la célula se podría utilizar dicha secuencia para cubrir el “corte” generado por CRISPR/Cas9, introduciéndolo correctamente en una posición concreta del genoma. Esta capacidad de introducir variaciones específicas en posiciones determinadas podría utilizarse como mecanismo de corrección de errores en genes concretos que se conozca sean causantes de ciertas enfermedades genéticas.

Terapia génica con CRISPR

Habiendo descubierto esta técnica de edición genética propia de ciertas bacterias, se abrió por tanto un nuevo campo de investigación que podía permitir la inclusión de una copia de ADN específico en una célula viva para que actúe y “corte” esa secuencia de ADN. CRISPR/Cas9 es por tanto una herramienta especialmente útil en investigación ya que permite activar y desactivar genes específicos de una forma muy sencilla y rápida. Gracias a este amplio abanico de posibilidades que abre CRISPR/Cas9 en el terreno de la investigación científica se podrían llegar a tratar enfermedades cuya causa genética es conocida. Actualmente, se han podido modificar de forma satisfactoria embriones humanos con CRISPR/Cas9 para eliminar enfermedades hereditarias. También existen ensayos clínicos que están haciendo uso de esta herramienta para tratar diversos tipos de cáncer. Sin embargo, CRISPR/Cas9 se trata de una técnica que requiere especial cuidado debido a que nuestro ADN es una cadena extremadamente larga de código genético, siendo especialmente significativa la probabilidad de que la secuencia de ADN diseñada para ser “cortada” se encuentre en múltiples zonas de la cadena además de en el gen esperado. Además, nuestro ADN está presente en todas nuestras células y si pretendemos realizar una modificación en un gen mediante CRISPR, ¿cómo nos aseguramos de que esa modificación se disperse al conjunto global de células del organismo? Tenemos millones y millones de células en nuestro organismo y, cuando estamos tratando enfermedades de origen genético debemos asegurarnos que alcanzamos a modificar un número significativo de células para conseguir obtener un efecto terapéutico.

Los avances científicos suceden en circunstancias de profundo y laborioso trabajo, y a veces, incluso, en situaciones meramente casuales, estudiando la calidad de las aguas en las salinas de Santa Pola. Lo que está claro es que requieren procesos lentos y minuciosos que permitan dar pasos certeros hacia nuevos descubrimientos y metodologías que mejoren nuestra calidad de vida. Y gracias a estos avances, podremos esperar que, para generaciones próximas, cáncer solo representará una constelación.

“El progreso en ciencia depende de nuevas técnicas, nuevos descubrimientos y nuevas ideas, probablemente en ese orden”

Sydney Brenner