La tècnica CRISPR-Cas, amb origen a Alacant, permet modificar amb precisió el genoma de qualsevol organisme i ens acosta a noves cures contra malalties greus.
Durant la darrera dècada el camp de l’enginyeria genètica ha viscut una revolució amb el sistema CRISPR-Cas. Aquesta tècnica ha permès que avui dia sigui possible modificar amb precisió, de manera eficaç i econòmica, pràcticament qualsevol punt del genoma de qualsevol organisme. Això té grans implicacions en la investigació biomèdica, contribuint a l’augment del coneixement i el desenvolupament de noves opcions terapèutiques.
Tot va començar a principis dels anys 90, quan investigadors de la Universitat d’Alacant van observar un patró de seqüències repetitives en l’ADN d’uns bacteris. Posteriorment, es va veure que molts altres tipus de bacteris també el tenien i, després de molta recerca, aquestes observacions inicialment atzaroses i aparentment sense rellevància han donat pas a tota una revolució.
Un sistema immune en bacteris
Aquestes seqüències repetitives formaven part de la regió genòmica avui coneguda com a CRISPR, pel seu nom en anglès que vol dir “Repeticions palindròmiques curtes agrupades i regularment interespaiades”. Consisteixen en seqüències repetitives d’ADN que flanquegen fragments d’ADN procedents de virus d’infeccions passades. Davant d’una nova infecció per aquest mateix virus, el fragment d’ADN víric integrat en el bacteri dona lloc a una molècula d’ARN complementària. Aquesta complementarietat és clau, ja que li dona especificitat i li permet dirigir les proteïnes Cas (unes proteïnes del bacteri que s’hi associen) fins a l’ADN del virus. Aleshores les proteïnes Cas degraden l’ADN víric per tal d’eliminar la infecció. Es tracta, doncs, d’un sistema immune en bacteris que, com el nostre, té memòria d’infeccions passades.
FIGURA 1. El sistema CRISPR-Cas propi dels bacteris.
Una eina clau al laboratori
Entenent el seu funcionament natural en els bacteris, els científics han adaptat sistema CRISPR-Cas per a poder guiar molècules d’ARN amb proteïnes Cas fins a qualsevol regió d’un genoma i fer-ne modificacions. En la versió més utilitzada, es dissenya una molècula d’ARN complementària a la regió del genoma que es vol modificar, de tal manera que hi guiï una proteïna Cas per a provocar-hi un tall. Aleshores la cèl·lula el repara i, segons el cas, és possible provocar una mutació que porti a la pèrdua de funció d’aquella regió, o bé repari un fragment inicialment danyat. El primer cas és habitual quan es vol estudiar quin paper té un fragment del genoma en el funcionament de l’organisme, cosa essencial en la recerca biomèdica. Per a investigar-ho sovint el que es fa és danyar-lo i veure què passa. D’altra banda, en el cas de malalties genètiques en què hi ha mutacions en l’ADN que provoquen una disfunció, és possible aplicar la tècnica CRISPR per tal de reparar aquest dany.
Figura 2: El sistema CRISPR-Cas en el laboratori pot utilitzar-se per provocar mutacions o reparar-ne.
El sistema CRISPR-Cas permet estalviar temps i recursos.
El sistema CRISPR-Cas té l’avantatge de ser una eina simple i fàcilment escalable que permet fer modificacions específiques en múltiples punts del genoma, amb poc temps i pocs recursos, cosa sense precedents en el camp de l’enginyeria genòmica. Per exemple, per inactivar un gen en organismes model utilitzats en investigació (com ara la mosca del vinagre, Drosophila melanogaster) sovint calia provocar mutacions a l’atzar per després seleccionar aquelles que eren d’interès, procés costós i llarg. Però amb el sistema CRISPR-Cas això ja no és necessari. Fins i tot, recentment ha començat a utilitzar-se per a modificar ADN en embrions humans, cosa que, malgrat els pertinents debats ètics, obre la porta a aprofundir en l’estudi del desenvolupament humà i a noves opcions terapèutiques.
No obstant això, encara hi ha problemes a resoldre. El més important és que el sistema no és perfectament específic i es poden produir talls en regions del genoma no desitjades. A més, també caldrà millorar els mètodes que permeten que la proteïna Cas i l’ARN guia siguin efectius només en teixits concrets, especialment per a ser utilitzat com a eina terapèutica.
Amb tot, la tècnica CRIPSR-Cas està esdevenint rutinària en la majoria de laboratoris de recerca biomèdica per la seva versatilitat i simplicitat, i s’espera que contribueixi a nombrosos avanços en els propers anys.
