Descubierta en 2012, la tecnología CRISPR/Cas9 utiliza una proteína para cortar el ADN. En solo cinco años, ha generado una revolución en el sector de la biotecnología. La herramienta, todavía en desarrollo, genera muchas promesas para la industria farmacéutica y para la agricultura, pero sobre todo para la medicina, al ofrecer la posibilidad de curar enfermedades genéticas.
El investigador español Francisco Mojica fue el primero en darse cuenta. Desde 1993 sabía que había algo clave en las bacterias: secuencias genéticas que se repetían a intervalos regulares. En un estudio de 2003 postuló que esas secuencias, a las que bautizó CRISPR (sigla en inglés para repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas), tenían un papel fundamental en el sistema inmune de esos microorganismos. Descubrió que entre esas secuencias había espacios y que en ellos se almacenaban los rastros del ADN de los virus que habían afectado a las bacterias. Las huellas eran una memoria interna, lista para activar el funcionamiento de proteínas que acabaran con los virus, en el caso de que volvieran a atacar.
Especialistas en genética se interesaron por el descubrimiento de Mojica. Estudiaron cómo funcionaban las proteínas “Cas” (asociadas a CRISPR). Una de ellas, la Cas9, era particularmente eficiente dentro de ese sistema preparado para detectar y eliminar virus. La microbióloga francesa Emmanuelle Charpentier tenía eso en mente cuando se acercó en 2011 a Jennifer Doudna, una química de la Universidad de California. Un año después publicaron los resultados de un estudio que hicieron entre ambas: no solo habían encontrado la forma de modificar la técnica CRISPR/Cas9, sino también de usarla para cortar y pegar genes en las bacterias.
Feng Zhang, un genetista molecular del Instituto Broad de Boston, también se enteró en 2011 de la existencia del sistema CRISPR y se volcó a examinar la técnica Cas9 para utilizarla en la reprogramación de células. Los resultados de su investigación vieron la luz pocos meses después de que Doudna y Charpentier publicaran su estudio.
El trabajo de Zhang tenía una diferencia fundamental. No había editado genes en una bacteria, que al ser una célula procariota tiene el material genético disperso, sino en eucariotas, organismos cuyo ADN está contenido en un núcleo diferenciado del resto de la célula. La investigación abrió la posibilidad de realizar estudios en organismos de mayor complejidad, como los seres humanos.
¿Cómo funciona?
La posibilidad de editar el genoma humano no es reciente. “Se podía desde hace 20 años, pero era muy difícil”, cuenta Luciano Marraffini, profesor del Laboratorio de Bacteriología de la Universidad Rockefeller de Nueva York. Las técnicas requerían una ingeniería de proteínas relativamente complicada, pero la tarea se vuelve más sencilla con Cas9. “Corta el ADN y se puede programar muy fácilmente a qué secuencia dirigirla. Permite hacer mutaciones específicas”, puntualiza el investigador argentino, quien este mes compartirá con Mojica, Charpentier, Doudna y Zhang el premio Albany de Medicina.
Con esta técnica, la proteína Cas9, que en la bacteria se activa y se dirige con precisión al virus invasor, es enviada a un sitio puntual del ADN de una célula. Allí hace lo que sabe: unirse y cortar. “Nos permite editar la información genética de cualquier organismo, incluidas las células humanas, con una facilidad, precisión y eficiencia que no tiene precedentes”, dice Doudna a Infotechnology.
La tecnología recién empieza a llegar a un estado preclínico y precomercial, pero para los investigadores, ya es una herramienta revolucionaria. “Desde 2012, se escribieron unos 3.000 estudios que usan esta tecnología y que la están expandiendo. Esto no tiene casi precedentes”, señala John Leonard, vicepresidente ejecutivo de Intellia, una de las empresas estadounidenses enfocadas en desarrollar terapias a partir de este sistema. CRISPR “soluciona un problema en el que la gente ha trabajado desde hace décadas: cómo ser capaces de diseñar ADN específico dentro de las células eucariotas”, agrega.
Actualmente, la comunidad científica busca la forma de aplicar el sistema en diversos sectores. El principal es el de salud. “CRISPR tiene potencial como una estrategia para tratar enfermedades específicas, para generar biocombustibles sustentables y para desarrollar cultivos más robustos”, sintetiza Doudna.
También pueden encontrarle un uso las compañías farmacéuticas para descubrir y validar nuevos fármacos. “Esas drogas generalmente son químicos que interaccionan con algún tipo de receptor en las células. Muchas veces, para entender cómo funciona, hay que hacer ingeniería en células en cultivo para verificar que solo actúa sobre un determinado receptor”, explica Marraffini. Con CRISPR, los investigadores podrían cortar ese punto y ver qué pasa en el resto de la célula. Así verían posibles efectos secundarios y desarrollar tratamientos más seguros y efectivos.
Hasta el momento, la técnica se ha utilizado, por ejemplo, para eliminar de los embriones la cardiomiopatía hipertrófica, una patología que se transmite de padres a hijos y que puede producir muerte súbita y fallo cardíaco. Un equipo de Boston también la usó para introducir una imagen GIF en una bacteria. “La tecnología CRISPR ya está posibilitando muchos descubrimientos como nuevas formas de controlar o eliminar enfermedades infecciosas, corregir mutaciones que causan desórdenes genéticos, como la fibrosis quística, y mejorar la producción de alimentos”, considera Doudna.
Según Leonard, Intellia tiene un enfoque bastante amplio. “Pensamos desde sacar un gen no querido hasta arreglar uno roto”, indica el ejecutivo. La empresa se asoció con la farmacéutica Novartis, para buscar formas de aplicar el sistema en pacientes que necesiten un trasplante de médula ósea para solucionar trastornos genéticos.
El desarrollo todavía es incipiente pero eso no evita el interés de los inversores. Intellia, fundada por Doudna, es solo una de las empresas creadas a partir del descubrimiento de la técnica. En su oferta pública inicial, la compañía recaudó casi US$ 113 millones. “Los inversores han sido extremadamente entusiastas y han apoyado mucho. Muchas compañías de biotecnología han pensado en el futuro al invertir en estas fases incipientes de la tecnología”, cuenta Leonard.
En el mercado también aparece Editas, vinculada a Zhang, que atrajo unos US$ 95 millones en su oferta pública inicial. CRISPR Therapeutics, de Charpentier, es otro de los jugadores en el sector. Sin embargo, conocer el valor de esta tecnología todavía es difícil, especialmente por la batalla legal por la patente, un conflicto que se originó desde el descubrimiento de la aplicación del sistema.
Parte de la responsabilidad es de la burocracia: Doudna y Charpentier presentaron la solicitud antes que Zhang, pero el investigador pagó US$ 70 más por un trámite exprés. El organismo que otorga las patentes en los Estados Unidos se la concedió a él. Desde entonces, la Universidad de California ha apelado en varias ocasiones. Por el momento, el permiso está en manos de Zhang y el Instituto Broad, detrás del que están el MIT y Harvard. El argumento de ellos es que si bien las investigadoras pudieron probar la técnica en una bacteria, lo verdaderamente revolucionario fue el descubrimiento de su aplicación en células más complejas.
¿Qué falta?
A pesar de ser prometedora, la técnica no deja de ser una herramienta de edición genética, con los beneficios y los riesgos que esto supone. En el primer grupo está la posibilidad de hacer una modificación concreta en los genes. Pero para hacerlo, apunta Leonard, es necesario asegurarse de no causar otras alteraciones no buscadas.
“La Cas9 se programa para cortar una secuencia de ADN específica. Pero no se corta solo eso y nada más. Puede tener una pequeña frecuencia de corte en otra secuencia y eso generaría mutaciones en otros genes, lo que se llama efectos off-target”, explica Marraffini. Existen ya formas de evitarlo: hay programas informáticos que aseguran que la proteína va a cortar solo unas secuencias y no otro espacio parecido.
Otro punto es que la proteína corta el gen, pero para que éste se repare hay que proveer también un fragmento de ADN que reemplace lo que se cortó. “Uno no solo tiene que hacer el delivery de Cas9 sino también del ADN corrector. Los dos tienen que llegar a la misma célula”, subraya el investigador.
Entre las preocupaciones aparece también la pregunta sobre la modificación genética de seres humanos, cambios que podrían heredar las siguientes generaciones. “Tenemos que tener en cuenta las consecuencias no buscadas de CRISPR y ser éticos en su aplicación. Nos hemos movido de la teoría a la práctica en la posibilidad de hacer alteraciones en el genoma humano que pueden perdurar”, subraya Doudna. Para ella, “a través del diálogo y compartir información”, la comunidad científica trata de asegurar que no se abuse de esta tecnología y de “ayudar a la sociedad a tomar estas decisiones vitales y profundas en la forma correcta”.
Fuente: infotechnology
