Qué es CRISPR, el corta y pega genético que cura enfermedades
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, que cuenta con una importante participación española, 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 lo 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 experimientos 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.
Mutaciones y transgénicos: la polémica
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 manipilación genética aplicada a animales, e incluso a personas.
CRISPR, el descubrimiento científico del año
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 ADNque 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.
¿Cómo funciona?
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.
¿Cómo funciona CRISPR exactamente?
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 donde 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.
¿Qué implica este descubrimiento?
El uso de CRISPR como sistema inmune ayuda a proteger contra los virus 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. Esta 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, como 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. ¿Dónde están los límites?
[Fuente de algunos datos: Universidad de Harvard, Wikipedia, CRISPR Therapeutics]
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