¿Podrá la tecnología CRISPR revolucionar nuestro sistema agroalimentario? Boletín 648 de la RALLT

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BOLETÍN 648

En este boletín compartimos la revisión de dos textos publicados en relación a la nueva tecnología molecular llamada CRISPR – Cas 9, cuya principal desarrolladora ganó el Premio Nobel de Medicina.

RALLT

Contenido:

¿PODRÁ LA TECNOLOGÍA CRISPR REVOLUCIONAR NUESTRO SISTEMA AGROALIMENTARIO?

ALGUNOS ASPECTOS DE CÓMO FUNCIONA CRISPR- CAS 9

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¿PODRÁ LA TECNOLOGÍA CRISPR REVOLUCIONAR NUESTRO SISTEMA AGROALIMENTARIO?

RALLT

La tecnología CRISPR-Cas9 hace posible editar rápida y fácilmente el ADN, lo que podría hacer cambiar el futuro de los alimentos, pues podría utilizarse para modificar casi cualquier cosa que comemos.

UN BISTURÍ MOLECULAR

La tecnología se inspira en un proceso natural de algunas bacterias que, con el fin de protegerse de los virus, cortan el ADN viral. En primer lugar, se ahorra un fragmento de ADN de un virus invasor en un patrón conocido como CRISPR (abreviatura de repeticiones palindrómicas[1] cortas agrupadas y regularmente interespaciadas , que describe cómo se ve el segmento). Si el virus vuelve a aparecer, las bacterias pueden reconocerlo y entonces se activa una enzima llamada Cas9 para hacer un corte en el ADN, y desactivar el virus.

Hace algunos años, investigadores encontraron la manera de utilizar el mismo método para editar cualquier tipo de ADN, usando ARN mensajero, que es la molécula usada por las bacterias para enfrentar los virus y que puede hacerse en el laboratorio siguiendo unos pocos pasos. Los científicos se dieron cuenta de que podían dirigirse a cualquier sitio del genoma de una vegetal o animal, y hacer una deleción[2] o pegar segmentos de ADN

Una de las científicas que han trabajado en esta tecnología - Jennifer Doudna de la Universidad de California en Berkeley y la primera en publicar un artículo sobre el tema- la compara con un bisturí molecular. Ella está en una batalla legal con un grupo de Instituto tecnológico de Massachusetts MIT, por la patente sobre la tecnología.

Si la edición de un sólo gen podría tomar semanas, meses o incluso años con las técnicas más antiguas (tales como el uso de una "pistola de genes" para disparar el ADN en las células vegetales), con la técnica CRISPR se puede hacer en cuestión de días. Para hacer algo soja RR, tomaron mucho más tiempo hasta llegar a un resultado deseado: los investigadores tenían que cultivar plantas para ver cuáles fueron transformadas con los rasgos que deseados (resistencia a herbicidas).

Hay otras herramientas moleculares de edición de genes, como las llamadas “proteína dedos de zinc” o “dedos Talen” a través e las cuales se puede manipular un gen particular, pero son más lentas que las de CRISPR.

CRISPR es comparativamente más fácil, porque todo lo que se requiere es ordenar algunos productos que están ampliamente disponibles y sinterizar ARN, que es un proceso de laboratorio simple., pero hay científicos que dudan la la "precisión" que dice tener esta tecnología.

Desde inicios del 2015, los investigadores han publicado más de 16.000 estudios que utilizan la tecnología CRISPR, entre los que se destacan:

· la edición de los genes del ratón para reparar enfermedades genéticas o enfermedades transmitidas por virus como el HVI

· el diseño biocombustibles

· averiguar qué genes son responsables de ciertos rasgos y enfermedades

· edición genética de embriones humanos, tema que es muy polémico

· Se está trabajando también en cultivos agrícolas

La técnica también puede ser utilizado para eliminar los alérgenos en el maní, o hacer que los alimentos más nutritivos, todo usando genes que ocurren naturalmente en la planta.

Esperan también preservar el plátano moderno con esta técnica. El banano Cavendish, es cultivado como clon en grandes monocultivos comerciales y su producción circula en el mercado internacional. Desde su visión, esta variedad está en peligro de extinción debido a la estrecha biodiversidad, y por su susceptibilidad al hongo de la sigatoka negra. Un investigador de Corea espera usar CRISPR para cortar el receptor molecular que utiliza el hongo para producir la infección y así evitarla.

Conexión empresarial

Investigadores de DuPont están trabajando en la edición genética de algunos cultivos básicos como como el maíz, la soja, la colza, el arroz y el trigo usando la tecnología CRISPR / Cas9, con características nuevas como resistencia a la sequía y rendimientos mas altos. Lo que no se explica es cómo, usando una técnica tan precisa, es decir que aborda genes muy específicos, se pretende obtener cultivos que contengan estas características, si éstas no dependen de un gen, sino más bien de un conjunto de genes y de las condiciones agronómicas y ambientales. ¿se cumplirán las promesas de DuPont?

En todo caso ellos esperan tener productos en el mercado en 5 o 10 años (mientras que los cultivos transgénicos tardan entre 10 y 17 años).

Aplicaciones ganaderas

Se proyecta también aplicar la técnica CRISPR en ganadería.

Se pretende puede usar los sistemas de CRISPR como antimicrobiano, pues se podría atacar selectivamente a uno o más organismos de interés; son una especie de antibióticos programables mediante los cuales esperan erradicar de forma selectiva una especie patógena.

Algunos investigadores están experimentando con la edición de genes de ganado para protegerlos de enfermedades. Una enfermedad porcina cuesta a la industria porcícola unos 600 millones al año. En 2015, los investigadores desarrollaron cerdos con genes editados para que no se contagien con la enfermedad.

En la ganadería industrial, el veinte por ciento de todos los animales criados en granjas industriales se pierden debido a enfermedades, y se espera solucionar el problema con la edición de genes usando la tecnología CRISPR.

Se propone también usar la tecnología para evitar las pérdidas que se producen cuando productos lácteos son contaminados con virus. La idea es “vacunar” a los microorganismos que participan en la producción láctea en contra de estos virus. Los productos lácteos sería más seguro para los consumidores, dicen sus proponentes. La tecnología podría extenderse a otros productos que usan procesos de fermentación como el vino, la cerveza, kimchi o salsa de soja.

Dada el potencial comercial de esta tecnología, la industria que está tras de su desarrollo pretende evitar lo que ellos llaman el “efecto Monsanto”; es decir, que se repita el rechazo que los consumidores tienen a los alimentos transgénicos. Por eso se empeñan en decir, que los productos que tengan la tecnología CRISPR no son transgénicos.

En la Unión Europea no se exige etiquetar los productos que tienen esta tecnología.

Lo que no se aborda en este debate es que los proponentes de esta tecnología –científicos y la industria- lo que hace es proponer soluciones tecnológicas generadas por la producción ganadera y agrícola industrial, como el banano Canvedish, que podría ser reemplazado por otras variedades, en lugar de crear un “banano con genes editados”, o las enfermedades que surgen en la cría masiva de animales.

Si esta tecnología tiene éxito, las corporaciones que logren controlarla (ya sea por la compra de patentes, por la compra de empresas que están trabajando en CRISPR, por asociaciones estratégicas con pequeñas empresas de investigación o por investigación propia), podría controlar una importante porción del sistema agroalimentario mundial.

Fuente: CRISPR Is Going To Revolutionize Our Food System—And Start A New War Over GMOs. WORLD CHANGING IDEAS.

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ALGUNOS ASPECTOS DE CÓMO FUNCIONA CRISPR- CAS 9

Este es un resumen hecho por RALLT, del artículo de Heidi Ledford, RIDING THE CRISPR WAVE, publicado en Nature el 10 de marzo 2016.

Hay dos ingredientes principales en el sistema CRISPR- Cas9: una enzima (Cas9) que actúa como tijeras moleculares que corta el ADN, y una pequeña molécula de ARN mensajero que dirige la tijera a una secuencia específica del ADN, para hacer el corte. Una maquinaria molecular de reparación del ADN nativo generalmente de la misma célula, repara el corte - pero a menudo comete errores.

Eso por sí solo es una gran ayuda para los científicos que quieren interrumpir un gen para aprender acerca de lo que hace. El código genético es implacable: un pequeño error introducido durante la reparación puede alterar completamente la secuencia de la proteína que codifica, o detener su producción por completo. Como resultado, los científicos pueden estudiar lo que ocurre con las células u organismos cuando encuentran problemas la proteína o gen.

Pero también hay una vía de reparación diferentes que a veces repara el corte de acuerdo con un molde de ADN. Si los investigadores proporcionan la planilla, se puede editar el genoma con casi cualquier secuencia que elijan.

LA TÉCNICA TIJERAS ROTAS

En 2012, mientras varios laboratorios querían demostrar las bondades de las herramientas de edición y corte de genes, un equipo investigativo de la Universidad de California, San Francisco (UCSF) decidió adoptar un enfoque diferente. Lo primero que hicieron fue romper la tijera, aplicando una tecnología que viene de la biología sintética usado en la Universidad de Stanford. Se produjo una mutación a la enzima Cas9 y aunque ésta se pega al ADN en el sitio que embonaba con su ARN mensajero, no lo cortó; y en lugar de ello, la enzima se detuvo allí, bloqueado que otras proteínas que intervienen en la transcripción del ADN en ARN, silenciando el gen, sin alterar la secuencia de ADN.

Posteriormente, el equipo tomaron la enzima Cas9 “muerta” y la embonaron a una parte de otra proteína, que activa la expresión de genes. Con unos pocos otros ajustes, consiguieron activar y desactivar los genes a su voluntad.

A partir de esta tecnología se han hecho algunas adaptaciones, siendo la más común crear líneas celulares, donde se activan o desactivan genes con esta tecnología.

CRISPR Y LA EPIGENÉTICA

El epigenoma es la constelación de compuestos químicos pegados en el ADN y las proteínas que envuelven al ADN (llamadas histonas). Estos compuestos pueden regular la expresión génica. Las marcas cambian con el tiempo: se añaden y se eliminan en el organismo a medido que este se desarrolla y cambia su entorno.

En los últimos años, se han invertido millones de dólares en la catalogación de estas marcas epigenéticas en diferentes células humanas, con aplicaciones a la actividad cerebral, al crecimiento de tumores, etc. Pero sin los investigadores no pueden alterar las marcas químicas en sitios específicos, no pueden determinar si estos producen cambios biológicos. Para solucionar este problema se está ensayando introducir acetileno en sitios específicos del genoma usando la tecnología CRISPR de “tijeras rotas”, usando la enzima “CAS 9 muerta”.

Muchos investigadores empezaron a usar un abordaje epigenético para silenciar o activar genes, pero no está trabajando como se esperaba. Parece que los mecanismos son mucho más complejos que lo que se creía.

AGRIETAMIENTO DEL CÓDIGO CRISPR

Más del 98% del genoma humano no codifica proteínas. Pero los investigadores piensan que un buena parte de este ADN está haciendo algo importante, y están usando la tecnología CRISPR-Cas9 de averiguar lo que es.

Algunos de estas secuencia no codificantes incluyen algunas moléculas de ARN - como micro-ARN y ARN largos no codificantes - que se cree que tienen funciones distintas a la producción de proteínas. Otras secuencias amplifican la expresión de los genes bajo su control. La mayor parte de las secuencias de ADN vinculadas al riesgo de enfermedades comunes se encuentran en regiones del genoma que contienen ARN no codificante y ARN potenciadores y se quiere usar CRISPR-Cas9, para trabajar con estas secuencias.

Sin embargo, tampoco esto es una varita mágica. Un equipo de investigación de la Universidad de Carolina del Sur está utilizando CRISPR-Cas9 para eliminar regiones potenciadoras que han sido relacionadas con el cáncer de próstata y colon. Los resultados a veces le han sorprendido. En un experimento inédito, su equipo eliminó un promotor que se pensaba que que era importante, sin embargo, ningún gen dentro de un millón de bases de expresión cambió, lo que les ha hecho revisar varios de los marcos conceptuales con los que trabajaban.

Otros grupos están generando mapas de secuencias de ADN usando esta técnica.

Notas

[1] Grupo de letras que se leen igual hacia delante y hacia atrás

[2] Pérdida de un fragmento de ADN de un cromosoma.

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Fuente: RALLT