“CRISPR”, el editor genético que promete cambiar la medicina

 

En esta edición el Dr. Alexis Mendoza-León invita al Dr. Felix A. Ruíz, a escribir en Ventana Molecular sobre su visión de la innovadora tecnología de edición de la información genética. El Dr. Ruíz inició su carrera de investigador obteniendo el título de Licenciado en Biología en la Universidad Central de Venezuela; obtuvo el título de Doctor en el Departamento de Biología Molecular de la Universidad Autónoma de Madrid. Investigador del Programa de incorporación de talento “Ramón y Cajal” (5 años) y Posdoctoral contratado en la Universidad de Illinois, USA (4½ años). Actualmente, es Profesor Titular en la Facultad de Medicina de la Universidad de Cádiz y Coordinador del Máster en Biomedicina (2009 a la fecha). Tiene participación en más de 30 artículos de investigación en revistas internacionales con 1200 citas; Cofundador de «Divulgades», iniciativa de divulgación que busca enfoques originales para que el ciudadano se enamore de las ciencias (http://www.divulgades.es/).

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“CRISPR”, el editor genético que promete cambiar la medicina

Felix A. Ruiz, PhD. [email protected]

Elegido como “el hito científico del año” por la revista Science, por encima de la misión a Plutón, vacuna del Ébola o el acuerdo internacional contra el cambio climático. Te contamos qué es CRISPR y por qué ha levantado tanto revuelo en la comunidad científica. CRISPR son las siglas en inglés de ‘Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats’ y – puede que incluso su traducción al Castellano – (‘Repeticiones palindrómicas cortas interespaciadas y agrupadas regularmente’), no nos diga mucho acerca de qué se trata.

A pesar de tener unas siglas confusas y casi impronunciables, CRISPR (se suele decir “crísper”), no deja de acumular titulares de noticias y premios científicos. Es un sistema de edición del ADN, una técnica que nos permite cambiar específicamente una parte de la información genética de una célula o individuo. La técnica utiliza una enzima, una tijera molecular denominada ‘Cas’ (abreviatura de ‘CRISPR associated protein’). Esta tijera molecular usa un ‘ARN guía’, que la dirige justo hasta una secuencia diana en el ADN. En este sitio, la tijera molecular Cas realiza un corte que activa la maquinaria natural de reparación del ADN. Finalmente, como consecuencia de la reparación, se elimina un pequeño fragmento o se varía la secuencia del ADN (Figura 1).

La tecnología CRISPR/Cas surgió como una ‘domesticación’ de un sistema primitivo de inmunidad que existe en bacterias y que fue descrito a finales de los años 80. Las bacterias incorporan en su genoma pequeñas secciones de ADN de los virus que les infectan, para luego defenderse de posteriores infecciones. La defensa ocurre mediante la activación del ataque dirigido con las tijeras moleculares Cas, que cortan específicamente el ADN viral.

En el año 2012, las investigadoras Jennifer Doudna y Emmanuel Charpentier, fueron capaces de adaptar este mecanismo para modificar a voluntad cualquier genoma ¹. Su descubrimiento ha obtenido destacados reconocimientos como el último premio Princesa de Asturias en Investigación Científica y el ‘Breakthrough Prize’ en Ciencias de la Vida (de 3 millones de dólares para cada una).

Anteriormente, ya existían otros métodos para editar el ADN, sin embargo CRISPR ha resultado ser el más específico, fácil y económico hasta el momento. Esto ha permitido realizar estudios que anteriormente eran imposibles o que podrían alargarse por años. Como por ejemplo, los trabajos de dos grupos de investigación que han utilizado CRISPR para estudiar el efecto de eliminar cada uno de los casi 20 mil genes que contienen varios tipos de células humanas. Con esto han identificado unos 1500-1800 genes que son esenciales para el crecimiento y la reproducción ^{2, 3}.

Las inmensas posibilidades de CRISPR se han demostrado de sobra durante todo el año 2015 con una serie de sorprendentes estudios en diferentes sistemas. Entre otras cosas, CRISPR se ha propuesto como una nueva aproximación para combatir la trasmisión de la malaria. Los parásitos que ocasionan esta enfermedad se transmiten de un humano a otro a través de la picadura de mosquitos del género Anopheles. Utilizando CRISPR se ha logrado introducir, en el ADN de los mosquitos, genes que les otorgan resistencia a los parásitos de malaria ⁴. Estos genes introducidos producen anticuerpos de cadena simple: los denominados ‘m1C3’ y ‘m2A10’, dirigidos en contra de las proteínas CSP y quintinasa1 del parásito. Como los nuevos genes forman parte del ADN del genoma del mosquito, éstos pasan a las siguientes generaciones, manteniendo el efecto antiparasitario y ampliando la protección contra la infección.

La técnica CRISPR está generando también grandes expectativas en relación a terapias innovadoras contra enfermedades hereditarias raras. A finales del 2015, tres grupos de científicos usaron esta tecnología para tratar con éxito ratones con distrofia muscular de Duchenne ⁵. Esta enfermedad rara es causada por defectos del gen que codifica para la ‘distrofina’, una proteína que le otorga fuerza y protección a las fibras musculares. CRISPR se ha usado para eliminar los segmentos defectuosos en el gen de la distrofina en los ratones jóvenes con la enfermedad.

Así mismo, gracias a CRISPR se ha logrado eliminar más de 60 retrovirus integrados en el genoma del cerdo ⁶. Estos retrovirus habían sido hasta ahora uno de los impedimentos más importantes para el uso de ese animal como fuente de órganos para trasplantes.   

         Figura 1. Mecanismo de CRISPR/Cas. Adaptado ( http://www.transomic.com/)

 

Referencias.

1. Jinek MA et al. (2012) Programmable dual-RNA-guided DNA endonuclease in adaptive bacterial immunity. http://goo.gl/27wuKH.
2. Hart T et al. (2015) High-Resolution CRISPR Screens Reveal Fitness Genes and Genotype-Specific Cancer Liabilities. http://goo.gl/qGHLCm.
3. Wang T (2015) Identification and characterization of essential genes in the human genome. http://goo.gl/vwfAsl.
4. Gantz VM (2015) Highly efficient Cas9-mediated gene drive for population modification of the malaria vector mosquito Anopheles stephensi. http://goo.gl/bijmNm.
5. Kaiser J (2015) CRISPR helps heal mice with muscular dystrophy. http://goo.gl/8yWFXO.
6. Yang L (2015) Genome-wide inactivation of porcine endogenous retroviruses (PERVs). http://goo.gl/qkz51M.