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En la película Gattaca de 1997, la especie humana tiene el control total sobre la edición genética y elige y modifica a los humanos antes de nacer para convertir a los hombres en seres superiores. Y, con los años y el avance de la ciencia, han sido varios los ejemplos del dominio sobre tecnología y la genética, algunos al límite de la ética, que demuestran que es posible modificar ADN del humano y acercarse a la realidad de la película. Desde la construcción de plantas y alimentos transgénicos, la creación de organismos bioluminiscentes, hasta la modificación de genética de humanos y embriones.
Y, aunque muchos no lo saben, la mayoría de estos eventos han sido posibles gracias a la revolucionaria técnica CRISPR o Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats.
Las bases de la técnica
El objetivo de CRISPR es modificar secuencias de ADN precisas. Esto se logra mediante un sistema de defensa natural de bacterias que usan contra los virus, el cual los científicos han adaptado para las células y el organismo humano.
Básicamente la técnica consta principalmente de dos elementos subcelulares. El primero es una guía de ARN, una secuencia complementaria al ADN que sirve para identificar la zona que se quiere modificar. Esta secuencia guía se une específicamente a la secuencia para editarla. El segundo elemento es la enzima Cas9. Esta enzima actuaría como “tijeras” moleculares y cortaría en la ubicación deseada.
En primer lugar, se diseña un ARN «guía» que sea complementario a la zona del ADN que se quiere modificar. Se introduce en la célula y el ARN guía se une al ADN objetivo.
Cabe recordar que el ADN tiene doble cadena así que una cadena sería el ADN original y la otra complementaria sería el ARN guía. La Cas9 corta las cadenas y así se obtiene una nueva secuencia de ADN “cortada” o con un hueco. A partir de aquí, y dependiendo de la corrección que se quiera hacer, se puede eliminar el gen, simplemente uniendo las dos cadenas sueltas, se puede insertar una nueva secuencia para corregir una mutación o insertar un nuevo gen.
El presente: tecnologías sofisticadas y avances terapéuticos
Desde las primeras demostraciones de edición de genes basadas en CRISPR, el campo ha evolucionado a un ritmo sin precedentes. Las capacidades de los editores de genoma de primera generación han sido mejoradas por continuas innovaciones que han refinado su precisión y minimizado las consecuencias no deseadas.
Para abordar las limitaciones, se han desarrollado soluciones tecnológicas específicas. En primer lugar, se ha aumentado la especificidad de Cas9, las tijeras moleculares, mediante ingeniería racional y evolución dirigida. Estas variantes son más sensibles a los desajustes entre el ARN guía y el ADN objetivo, reduciendo la edición fuera del objetivo. Además, se han diseñado modificaciones en el ARN guía para aumentar la especificidad.
Además, se ha ampliado el alcance de focalización, convirtiendo las dianas en el ADN mucho más precisas, aumentando el control en la edición. Con esto también se evita posibles efectos genotóxicos, es decir, daños en el genoma a causa de modificaciones no deseadas.
En último lugar, la entrega de este de este material dentro de la célula sigue siendo un desafío. La entrega ex vivo (cuando el procedimiento se realiza fuera del organismo vivo) se realiza mediante procesos de electroporación. Esta es una técnica que induce el material genético sometiendo a las células a “pulsos” electromagnéticos. Por otro lado tenemos la transfección, una técnica que introduce material a la célula mediante métodos físicos, químicos o biológicos.
Cuando la entrega se realiza in vivo, es decir, dentro del organismo vivo, la técnica más común es a partir de virus. Estos infectan las células e inyectan el material para realizar la edición.
El camino por delante en múltiples aplicaciones
Esta revolucionaria técnica tiene múltiples aplicaciones, destacadas en tres áreas principales. En la medicina, para el tratamiento de enfermedades genéticas, CRISPR puede corregir mutaciones genéticas que causan enfermedades como la fibrosis quística, la distrofia muscular de Duchenne y la enfermedad de Huntington. También se puede utilizar para crear modelos de enfermedades en animales y probar la eficacia de nuevos fármacos.
Además, CRISPR puede utilizarse para detectar la presencia de virus y bacterias, como el coronavirus, y para identificar mutaciones genéticas asociadas a enfermedades. También para tratar enfermedades infecciosas como el VIH y el Zika. Incluso se está investigando como una herramienta para tratar diferentes tipos de cáncer, incluyendo el triple negativo.
En el ámbito de la agricultura, CRISPR ayuda al desarrollo de cultivos más resistentes a plagas, enfermedades y condiciones ambientales adversas como la sequía. Y esto promete una mayor seguridad alimentaria.
Además, permite la mejora de las propiedades de los cultivos, modificando características esenciales como el sabor, la textura, el contenido nutricional y la vida útil de los alimentos. Estas innovaciones no solo contribuyen a la producción de alimentos más sostenibles al reducir la necesidad de pesticidas y fertilizantes, mejorando así la eficiencia agrícola, sino que también abren la puerta al desarrollo de cultivos sin alérgenos, haciendo que los alimentos sean más seguros y accesibles para personas con alergias alimentarias.
Por último, en contribución a la biotecnología, CRISPR ha demostrado ser una herramienta invaluable para la creación de organismos modificados genéticamente con características mejoradas. Asimismo, facilita la investigación biomédica al permitir la generación de modelos animales de enfermedades humanas, lo que acelera el estudio de patologías y el desarrollo de tratamientos innovadores. Su potencial se extiende incluso a la investigación de la biodiversidad, ofreciendo una nueva esperanza para estudiar y, potencialmente, preservar especies en peligro de extinción.
Conclusión
CRISPR plantea un vasto campo de investigación y evolución. Pero es crucial reconocer que, a pesar de su inmenso potencial para mejorar la salud humana y la sostenibilidad del planeta, su uso conlleva importantes consideraciones éticas y legales. A medida que esta tecnología evoluciona rápidamente, resulta imperativo establecer marcos regulatorios sólidos que garanticen su aplicación responsable y segura para el beneficio de la sociedad.
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