El Método CRISPR El Descubrimiento del Año

El Método CRISPR permite borrar, introducir o reparar trozos de genes asociados a enfermedades

CRISPR "ha convertido en barato y fiable un proceso difícil”. Después de dos años entre los finalistas, este año, la revista Science ha colocado la revolucionaria técnica de edición genética como el descubrimiento del año.

Los seres humanos llevan milenios manipulando genética mente a otros seres vivos, a través de los cruces entre animales o plantas o incluso bombardearlos con rayos X. Pero, hasta hace poco, intervenir con precisión en el ADN cambiando un simple gen requería mucho tiempo y trabajo. Tecnologías como los dedos de zinc, una especie de tijeras que permiten seleccionar con precisión la parte de ADN que se pretende manipular, comenzaron a cambiar la situación y ya han mostrado su potencial para combatir infecciones como el VIH. Sin embargo, estas técnicas siguen siendo caras y difíciles de utilizar en comparación con el CRISPR

Los científicos ya han utilizado la técnica para tratar enfermedades como la distrofia en animales

El trabajo con este sistema es,según explicaba en EL PAÍS el investigador del Centro Nacional de Biotecnología del CSIC Lluis Montoliu, similar a la labor de edición de un procesador de textos: “Puedes cambiar desde una letra [una base] hasta un párrafo [un gen]”. Los científicos ya han utilizado esta tecnología para corregir las erratas genéticas que producen enfermedades como la distrofia muscular, en la que un solo gen fallido desencadena la dolencia. Para las enfermedades que dependen de la actividad de muchos genes, la mayoría, la capacidad para borrar o reemplazar trozos de ADN servirá para acelerar la comprensión de las interacciones entre esos genes y su relación con la enfermedad.

El sistema tiene dos componentes básicos: un trozo de ARN, el mensajero de la información genética, que sirve de guía para identificar el fragmento de ADN que se quiere editar, y una enzima que lo corta. Esta herramienta tiene su origen en un sistema de defensa de las bacterias, que utilizan el CRISPR para integrar el material genético de los virus que les atacan y guardarlo en su propio ADN para reconocerlo y utilizarlo en una próxima infección. Cuando llega, con la muestra almacenada en su base de datos de virus peligrosos, la bacteria envía el ARN guía hasta el virus que es extirpado con la enzima a modo de bisturí.

La técnica ya se ha probado con éxito en ratones, monos y perros. Los científicos sueñan ya con las aplicaciones médicas del CRISPR , que permitiría curar enfermedades genéticas en la línea germinal de los pacientes. Esto significaría que no solo se repararía su problema, sino que se acabaría con la dolencia en su descendencia. Aunque hacer esto es ilegal en muchos países, un grupo de científicos chinos ya ha modificado embriones humanos con este sistema y en Reino Unido ya han pedido permisopara seguir ese camino. En ambos casos, se trata de embriones inviables, que no pueden acabar en un nacimiento.El CRISPR permite tratar enfermedades en la línea germinal, algo que las cura en el paciente y su descendencia

Además de los retos científicos o técnicos, el CRISPR también requiere un análisis sobre las implicaciones éticas y legales que deberá tener en cuenta sus riesgos y sus beneficios. El poder de esta técnica de edición genómica es inmenso, como han demostrado ya algunos investigadores. Un grupo de la Universidad de California en San Diego mostró en moscas que es posible producir una reacción en cadena genética, provocando la propagación de modificaciones genéticas más allá de las células de un individuo hasta alcanzar a toda una población. Este verano, algunos de los principales expertos enCRISPR recomendaban la aplicación de técnicas de confinamiento para evitar que los organismos modificados se escapen de forma fortuita a la naturaleza.

Montoliu comenta que, aunque el riesgo nunca es cero, las posibilidades que ofrece esta técnica "deberían empujarnos a revisar una serie de normas, como el Convenio sobre Derechos Humanos y Biomedicina, que se firmó en Oviedo en 1997, que nos lastran". En su opinión, aquel acuerdo, que no han firmado otros países, como Reino Unido, EE UU o China, se realizó en un marco en el que la clonación de la oveja Dolly y sus posibles aplicaciones a la creación de clones humanos generó un ambiente de aprensión que limita el avance científico de manera innecesaria 18 años después.

Además de convertirse en una herramienta que ya es habitual en laboratorios de todo el mundo, el CRISPR ya ha dado recompensas a sus descubridores. Este año, Emmanuelle Charpentier, francesa, y Jennifer Doudna, estadounidense, las dos principales responsables de esta revolución, recibieron el premio Princesa de Asturias de Investigación, y se considera casi seguro que pronto recogerán el Nobel. Además, ambas trabajan ya con el apoyo de importantes inversores para desarrollar aplicaciones médicas a partir de su método. Doudna, en EE UU, con la compañía Editas Medicine, y Charpentier, en Suiza, con CRISPR Therapeutics. Como concluyeScience en la presentación de su hallazgo del año, "para bien o para mal, todos vivimos ya en el mundo CRISPR".

LA TÉCNICA CRISPR DE EDICIÓN DEL GENOMA LLEGA A LOS LINFOCITOS T

Investigadores de la Universidad de California San Francisco han desarrollado una estrategia para modificar el genoma de los linfocitos T mediante la conocida técnica CRISPR-Cas9. El nuevo método presenta un potencial muy grande para el desarrollo de aplicaciones terapéuticas y en el futuro podría utilizarse para el tratamiento del SIDA, diabetes o cáncer.

Desde el descubrimiento del sistema CRISPR como herramienta para editar genomas, se han dirigido intensos esfuerzos hacia su utilización con fines terapéuticos en humanos, bien para regular la expresión de genes específicos, bien para corregir errores responsables de causar enfermedades.

Además de constituir un elemento clave en la respuesta inmune celular e intervenir en numerosas enfermedades como el cáncer, la diabetes o el SIDA, los linfocitos T son células de fácil acceso que pueden ser extraídas de los pacientes, modificadas y vueltas a introducir en ellos para ejercer su acción terapéutica. Otra ventaja, es que cualquier modificación en el genoma de los linfocitos T de un individuo no será transmitida a la descendencia, lo que minimiza los posibles futuros efectos sobre la población, una de las principales preocupaciones surgidas durante la creciente controversia sobre la edición de los genomas en embriones humanos.

Sin embargo, hasta el momento, los linfocitos T se resistían a ser modificados mediante el sistema CRISPR: la eficiencia de la edición era limitada y no se había conseguido sustituir o insertar nucleótidos del ADN de forma específica. El sistema CRISPR está formado por varios componentes: una enzima nucleasa, Cas9, que corta el ADN, un ARN guía que marca la posición exacta donde debe cortar y un fragmento de ADN que actúa como molde para que al reparar la rotura se introduzcan los cambios deseados en el ADN. Usualmente, el método para introducir Cas9 en la célula a modificar es a través de la infección mediante virus atenuados que incluyen su secuencia de ADN o mediante vectores de ADN, de manera que es la propia célula la que tiene que producirla. En el nuevo trabajo, los investigadores introdujeron el complejo ribonucleoproteico, Cas9-ARN, por otro método, la electroporación, que consiste en aumentar la permeabilidad de la célula por medio de la aplicación de un campo eléctrico. Así, la célula a modificar no necesita producir los elementos del sistema, sino que le son administrados directamente.

De este modo el equipo de investigadores consiguió generar linfocitos T con niveles reducidos de CXCR4, receptor de quimiocinas que actúa como correceptor para la entrada del virus VIH, y linfocitos T en los que el gen CXCR4 había sido modificado de forma específica. Con el objetivo de confirmar que el método permitía modificar diversas regiones del genoma, los investigadores lo utilizaron también para editar el genPDCD1. Este gen codifica para PD-1, un receptor que se encuentra en la superficie de los linfocitos T activados de forma crónica y que puede inhibir la actuación del sistema inmune contra las células tumorales.

Los investigadores indican que si bien la eficacia no es tan alta como en otros tipos celulares, éste método de edición del genoma es más seguro para su utilización en aplicaciones terapéuticas que otros métodos de integración del sistema CRISPR en las células, debido a que los componentes introducidos son degradados por la maquinaria celular y su presencia es temporal.

Antes de plantear la utilización de esta aproximación en pacientes deberá confirmarse que no se producen otros cambios no deseados en el genoma, además de optimizar los métodos de reintroducción de las células en los pacientes. No obstante los investigadores son positivos al respecto. “Realmente el camino hacia la introducción de linfocitos T en los pacientes está muy trillado,” indica Alexander Marson, director del trabajo. “Hay compañías que ya lo están haciendo, así como resolviendo los aspectos de seguridad, por lo que existe una infraestructura clínica en crecimiento que podríamos utilizar conforme resolvemos los detalles de la edición del genoma”. El investigador confía en que los linfocitos T editados mediante CRISPR se utilizarán en pacientes e indica que sería un error no pensar en los pasos que hacen falta para llegar a ese momento de forma segura y efectiva.

Por último, los resultados obtenidos apuntan a la posibilidad no sólo de obtener linfocitos T con utilidad clínica sino también a poder obtener líneas de linfocitos T modificadas con las que estudiar la regulación de su función de forma precisa.