La técnica CRISPR-Cas, con origen en España, permite modificar con precisión el genoma de cualquier organismo y nos acerca a nuevas curas contra enfermedades graves.

Durante la última década el campo de la ingeniería genética ha vivido una revolución con el sistema CRISPR-Cas. Esta técnica ha permitido que hoy en día sea posible modificar con precisión, de manera eficaz y económica, prácticamente cualquier punto del genoma de cualquier organismo. Esto tiene grandes implicaciones en la investigación biomédica, contribuyendo al aumento de conocimiento y al desarrollo de nuevas opciones terapéuticas.

Todo empezó a principios de los años 90, cuando investigadores de la Universitat d’Alacant observaron un patrón de secuencias repetitivas en el ADN de unas bacterias. Posteriormente, se vio que muchos otros tipos de bacterias también tenían este patrón y, después de mucha investigación, estas observaciones inicialmente azarosas y aparentemente sin relevancia han dado paso a toda una revolución.

Un sistema inmune en bacterias

Estas secuencias repetitivas formaban parte de la región genómica hoy conocida como CRISPR, por su nombre en inglés que significa “Repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas”. Consisten en secuencias repetitivas de ADN que flanquean fragmentos de ADN procedentes de virus de infecciones pasadas. Ante una nueva infección por este mismo virus, el fragmento de ADN vírico integrado en la bacteria da lugar a una molécula de ARN complementaria. Esta complementariedad es clave, dado que le otorga especificidad y le permite dirigir las proteínas Cas (unas proteínas de la bacteria que se le asocian) hasta el ADN del virus. Entonces la proteínas Cas degradan el ADN vírico para eliminar la infección. Se trata, pues, de un sistema inmune en bacterias que, como el nuestro, tiene memoria de infecciones pasadas.

El sistema CRISPR-Caso propio de las bacterias.

El sistema CRISPR-Caso propio de las bacterias.

Una herramienta clave en el laboratorio

Entendiendo su funcionamiento natural en las bacterias, los científicos lo han adaptado para poder guiar moléculas de ARN con proteínas Cas hasta cualquier región de un genoma que se quiera modificar, de tal forma que este guie una proteína Cas hasta ese punto para provocar un corte. Entonces, la célula lo repara y, según el caso, es posible provocar incluso una mutación que lleve a la pérdida de función de aquella región, o bien repare un fragmento inicialmente dañado. El primer caso es habitual cuando se quiere estudiar qué papel tiene un fragmento del genoma en el funcionamiento del organismo, cosa esencial en la investigación biomédica. Para investigarlo a menudo lo que se hace es dañarlo y ver qué ocurre. Por otro lado, en el caso de enfermedades genéticas donde hay mutaciones en el ADN que provocan una disfunción, es posible aplicar la técnica CRISPR con tal de recuperar ese daño.

El sistema CRISPR-Caso en el laboratorio puede utilizarse para provocar mutaciones o repararlas.

El sistema CRISPR-Caso en el laboratorio puede utilizarse para provocar mutaciones o repararlas.

El sistema CRISPR-Cas permite ahorrar tiempo y recursos

El sistema CRISPR-Cas tiene la ventaja de ser una herramienta simple y fácilmente escalable que permite hacer modificaciones específicas en múltiples puntos del genoma, en poco tiempo y con pocos recursos, cosa sin precedentes en el campo de la ingeniería genómica. Por ejemplo, para inactivar un gen en organismos modelo usados en investigación (como la mosca del vinagre, Drosophila melanogaster) a menudo era necesario provocar mutaciones al azar para, después, seleccionar aquellas que eran de interés, un proceso costoso y largo. Pero con el sistema CRISPR-Cas esto ya no es necesario. Recientemente, incluso ha empezado a usarse para modificar ADN en embriones humanos, cosa que, más allá de los pertinentes debates éticos, abre la puerta a profundizar en el estudio del desarrollo humano y a nuevas opciones terapéuticas.

No obstante, aun quedan problemas sin resolver. El más importante es que el sistema no es perfectamente específico y se pueden producir cortes en regiones no deseadas. Además, también deberán mejorar los métodos que permiten que la proteína Cas y el ARN guía sean más efectivos en tejidos concretos, especialmente para su uso en el ámbito terapéutico.

Con todo, la técnica CRISPR-Cas es cada vez más rutinaria en la mayoría de laboratorios de investigación biomédica por su versatilidad y simplicidad, y se espera que traiga consigo nuevos avances en los próximos años.

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Portada: CC National Human Genome Research Institute (NHGRI)

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Posted by Rosa Martínez Corral

Biòloga. Actualment treballa al grup de Dinàmica de Sistemes Biològics al Parc de Recerca Biomèdica de Barcelona (PRBB). -- Bióloga. Actualmente trabaja en el grupo de Dinámica de Sistemas Biológicos en el Parque de Investigación Biomédica de Barcelona (PRBB).