Genética

CRISPR: el gran cambio (también en España)

Diversos centros de investigación españoles nos cuentan su experiencia con el método de edición genética CRISPR/Cas.

Recreación de la técnica de edición genética.

Recreación de la técnica de edición genética.

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Han pasado poco más de dos años desde el anuncio en 2013 de un nuevo sistema de edición genética basada en el sistema inmune CRISPR y durante ese breve periodo de tiempo todas las revistas importantes del mundo científico, entre ellas Nature y Science, han definido esta novedosa técnica como uno de los avances más prometedores del momento.

Nature la incluyó en su célebre recopilatorio What to expect(¿Qué esperar?) de 2014 y en el último diciembre, Science la ha nombrado Descubrimiento del año.

Infinidad de aplicaciones en Biotecnología, Medicina, Farmacia, Alimentación... Cientos de estudios científicos aparecidos en apenas unos meses, y el ritmo de publicación de artículos realizados a partir de esta técnica se incrementa cada día que pasa. De hecho, mientras escribo estas líneas, Jennifer Doudna, una de las pioneras en el desarrollo de CRISPR y reciente Premio Princesa de Asturias, acaba de publicar en Science otro estudio profundizando en la manera en que se orientan las cadenas de ADN para conseguir cortar la secuencia exacta, haciendo que la técnica de edición resulte aún más efectiva.

No importa dónde o a quién preguntes, todos los especialistas aseguran rotundamente que estamos ante una verdadera revolución. Desde su aparición los laboratorios e instituciones científicas de todo el mundo se han puesto inmediatamente manos a la obra y han incluido CRISPR en sus investigaciones en un tiempo récord y con resultados realmente significativos, pero… ¿y en España?, ¿en qué se está utilizando este método de corta y pega genético en nuestro país?

Desde EL ESPAÑOL nos hemos puesto en contacto con algunos de los centros de investigación más punteros del estado para descubrir cómo han introducido este descubrimiento en sus laboratorios y en qué medida les ha beneficiado en su trabajo.

CNIO: a por los tumores infantiles

Fachada del CNIO, en Madrid.

Fachada del CNIO, en Madrid. CNIO.

En una primera aproximación, Juan Cruz Cigudosa, Presidente de la Asociación Española de Genética Humana y jefe del Grupo de Citogenética Molecular del CNIO, nos explica a grandes rasgos que esta técnica de edición genética se basa en una enzima bacteriana que es capaz de reconocer una secuencia concreta en el genoma, cortarla y dejarla libre para poder rellenar el hueco con otra secuencia que nos interese. A efectos prácticos CRISPR es similar a un editor de texto, como el Word que usamos en nuestros ordenadores, con el que poder cortar palabras o frases y sustituirlas por otras.

La línea de investigación del equipo de Citogenética Molecular está dirigida a la investigación de tumores cancerosos, con la mirada puesta en enfermedades con mayor incidencia en pacientes infantiles, como la leucemia o el sarcoma. Este tipo de tumores poseen mutaciones genéticas conocidas como translocaciones cromosómicas, es decir, cambios en la estructura del ADN en los que fragmentos de diferentes cromosomas se unen a otros o intercambian posiciones. Siguiendo con el ejemplo del editor de texto, la técnica de CRISPR podría hacer posible cortar el fragmento erróneo y sustituirlo por la secuencia correcta.

Las técnicas anteriores de edición genética generaban una laguna inmensa en la investigación del cáncer 

El investigador nos explica que hasta la llegada de CRISPR uno de los mayores problemas a la hora de investigar este tipo de tumores era la falta de modelos celulares correctos: "Con las técnicas anteriores de edición genética no éramos capaces de desarrollar modelos reales y precisos, lo que generaba una laguna inmensa en la investigación del cáncer".

En este aspecto, el equipo de Cruz ha sido pionero en todo el mundo puesto que fueron los primeros capaces de reproducir en células humanas las translocaciones cromosómicas de dos tipos de cáncer: la leucemia mieloide aguda y el sarcoma de Ewing. Su trabajo con CRISPR fue publicado en la revista Nature Communications y representa un paso fundamental para conseguir terapias más efectivas en un futuro cercano.

CNB: respuesta a las enfermedades raras

Fachada del Centro Nacional de Biotecnología.

Fachada del Centro Nacional de Biotecnología. CNB-CSIC

Miramos ahora al Centro Nacional de Biotecnología para conocer a un investigador que se muestra más que entusiasmado con la nueva técnica. Se trata de LLuis Montoliu quien, desde el Departamento de Biología Molecular y Celular del CNB, nos explica que la llegada de CRISPR a su laboratorio ha transformado por completo su manera de trabajar: "Nos ha cambiado la vida como científicos. Hemos conseguido dar respuesta a problemas que nos tenían estancados desde hace más de 20 años".

Durante los últimos años Montoliu había estado trabajando con diferentes versiones de nucleasas, especialmente con las denominadas TALENs, pero no conseguían resultados con ellas. En los intentos de hacer funcionar estos métodos de edición genética, el equipo envió a uno de sus investigadores a un laboratorio de Zurich con la gran suerte de llegar a Suiza la misma semana en que se publicaba el primer artículo científico de CRISPR.

Aquella casualidad llevó a este equipo del CNB a ser el primer grupo de investigadores que comenzó a usar todos los reactivos y protocolos de CRISPR en España; ha sido, además, uno de los principales difusores de esta herramienta en nuestro país al ayudar, formar y resolver dudas de otros investigadores.

Hoy en día es difícil encontrar un solo laboratorio genético que no esté utilizando ya CRISPR. De hecho, Montoliu nos confiesa que no recuerda ninguna técnica o herramienta científica que se haya adoptado tan rápidamente para su aplicación en todo el mundo.

Hemos conseguido dar respuesta a problemas que nos tenían estancados desde hace más de 20 años

El trabajo del equipo de Lluís está enfocado al estudio de las denominadas enfermedades raras, con especial atención a las que afectan a la pigmentación o a la visión. Su labor fundamental es desarrollar modelos animales, principalmente ratones transgénicos, para el estudio de patologías humanas.

Tomemos como ejemplo el albinismo. En la actualidad una de cada diecisiete mil personas está afectada por alguna de las diferentes clases de albinismo. En este trastorno genético apenas hay implicados 18 genes. Sin embargo, antes de la llegada de CRISPR resultaba tremendamente difícil modificar con precisión una secuencia exacta de nucleótidos dentro de un océano interminable de secuencias.

La alta versatilidad y especificación de CRISPR permite editar la secuencia donde quieres realizar una modificación y reducir esa zona que quieres cortar con una precisión de apenas veinte nucleótidos. Es una herramienta tan minuciosa que puedes dirigirla exactamente donde quieres; es la diferencia entre cortar con un hacha y hacerlo ahora con un bisturí.

En definitiva CRISPR es una herramienta muy útil para editar ADN lo cual no solo se reduce al ámbito de la investigación médica sino que puede tener aplicaciones tan sorprendentes como el color de una fruta.

Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP-CSIC)

Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP-CSIC) IBMCP-CSIC

El equipo de Antonio Granell, Director del Laboratorio de genómica de plantas y biotecnología en el IBMCP, trabaja con CRISPR para mejorar plantas con objetivos agronómicos. Sus estudios más conocidos buscan nuevas formas, colores, sabores, aromas y propiedades más saludables en un producto tan consumido en todo el mundo como el tomate.

El interés que la edición de CRISPR ofrece en plantas es que hace posible llegar a sitios específicos del genoma e introducir modificaciones que expresen características diferentes que pueden ir desde una mejor resistencia de la planta a la sequía hasta una variedad con un color sorprendente.

El investigador reconoce que aún no se pueden cambiar grandes cosas pero lo que sí han conseguido con CRISPR ha sido la posibilidad de ser muy específicos al editar, cortar e insertar secuencias en lugares que interesan.

De hecho, la edición genética que se está consiguiendo mediante CRISPR es tan precisa que es literalmente indistinguible de una modificación genética surgida en la planta de forma natural.

Tomates rosas y azules

Antonio Granell nos explica que las ediciones más sencillas que ya están realizando en su laboratorio son tomates con diferentes colores como el rosa o el azul, generando una gran variedad para el consumidor. Pero lo más paradójico de estos cambios genéticos es que, a pesar de que han sido programados y dirigidos por el investigador, no difieren en nada de cualquier otra mutación natural y espontánea de la planta, ya que no deja ningún vestigio o marca de haber sido realizado artificialmente.

Esto tiene importantes consecuencias en el ámbito legislativo y comercial puesto que se ha convertido en una verdadera "patata caliente" para la Unión Europea que será la responsable de decidir si considerar transgénicos o no transgénicos los productos conseguidos mediante esta técnica.

Tenemos en nuestras manos una magnífica herramienta que en menos de dos años ha revolucionado la forma de trabajar de miles de científicos. Se aproximan tiempos apasionantes en biotecnología en los que, si las legislaciones y los presupuestos en ciencia lo permiten, veremos avances muy notables en campos de la investigación que llevaban atascados varias décadas.