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La técnica CRISPR permite modificar el ADN a partir del sistema defensivo de las bacterias. Su aplicación podría revolucionar la medicina, pero hay quien teme sobre su uso incontrolado.

Margaret Knox

La etapa que hoy en día conocemos como La era de la ingeniería genética comenzó, nada más y nada menos que en los años 70, cuando el bioquímico Paul Berg cortó un fragmento de ADN procedente de un virus que infecta a bacterias y lo unió al ADN de un virus de mono.
Paralelamente, el también bioquímico Herbert W. Boyer y el genetista Stanley N. Cohen (ambos estadounidenses de nacimiento) crearon organismos en los cuales habían introducido genes que se mantenían activos durante generaciones. Gracias al afán de investigación de Boyer, este creó una compañía en 1976 llamada Genentech, la primera compañía biotecnológica de la historia, dedicada fundamentalmente al desarrollo y comercialización de productos basados en el ADN recombinante.
Esta compañía se encargó de cambiar el rumbo de la medicina, producía insulina a gran escala a partir de la bacteria Escherichia coli, la cual albergaba un gen sintético humano y en laboratorios de todo el mundo ya se usaban de manera rutinaria ratones transgénicos para estudiar enfermedades.

Algo grande había comenzado.

Al principio los métodos eran imprecisos y difíciles de aplicar a gran escala. No fue hasta los años noventa cuando esa imprecisión se corrigió gracias al diseño de unas proteínas que podían cortar el ADN en localizaciones específicas, perdiendo así la dependencia de creación de una mutación útil para poder llevar a cabo inserción de ADN. Sin embargo, todavía se necesitaba diseñar una proteína específica para cada secuencia de ADN que se deseara modificar, lo cual era costoso y complicado.

Hace tan solo unos años algunos de los investigadores de los laboratorios de Emmanuelle Charpentier, en la Universidad de Umeå, y de Jennifer Doudna, en la Universidad de California en Berkeley, descubrieron una solución a dicho problema, un mecanismo celular que permitía modificar material genético con facilidad y rapidez: CRISPR, siglas en inglés de “repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente espaciadas”.

CRISPR

Esta técnica es un nuevo método de edición genética que promete revolucionar la modificación genómica. Se basa en la defensa inmunitaria de las bacterias, técnica más rápida, barata y fácil que las antiguas.
A pesar de este descubrimiento, el CRISPR no fue considerada como una herramienta de la ingeniería genética hasta que Doudna y Charpentier describieron el mecanismo de una proteína llamada Cas9.

Nota – Como mujer que soy me gustaría mencionar el orgullo que me causa que este descubrimiento tuviese lugar a manos de mujeres, se nota que estoy redactando una historia que tuvo lugar en el s.XXI.

Estas dos bioquímicas se conocieron en el 2011 en una conferencia en San Juan (Puerto Rico) y tras ver todo lo que tenían en común a nivel laboral – ambas trataban de entender los mecanismos de defensa de las bacterias contra las infecciones víricas – decidieron unir esfuerzos.
El laboratorio de Charpentier había empezado a reunir pruebas de que las bacterias Streptococcus usaban una sola proteína, Cas9, para trocear el ADN de los virus que atravesaban sus paredes. Mientras, Doudna y su equipo se centraban en descifrar el mecanismo de dicha proteína.
Tras aunar resultados, se dieron cuenta de que Cas9 se podía usar como una herramienta de edición genética mediante el uso de enzimas como tijeras moleculares:

Las enzimas, llamadas nucleasas, cortan la doble hélice de ADN en sitios específicos; al reparar la rotura, la célula incorpora el material genético que el investigador ha introducido en el núcleo.

Funcionamiento del sistema CRISPR

Al principio era necesario generar una proteína nueva para cada modificación genética que se desease realizar. En este momento entra de nuevo nuestra amiga Cas9, y es que ambas científicas se dieron cuenta de que, el mismo estudio que las había unido en un pasado sería quien les ayudase a descubrir uno de los mayores avances en la ingeniería genética de la historia. Se dieron cuenta de que el complejo Cas9-ARN se desplazaba a lo largo de la hélice de ADN buscando siempre la misma secuencia corta de ADN. Entonces se unía a ella, separaba las dos hebras y, si tal secuencia encajaba con la guía del ARN, Cas9 hacía un corte en el ADN.
Si conseguían controlar ese mecanismo, no haría falta sintetizar una enzima nueva cada vez que se quisiera modificar el genoma, descubriendo un tipo de edición genética más simple, barata y eficiente.

Fue uno de esos momentos en que uno ve unos datos y de repente cae en la cuenta. Se nos ocurrió que podríamos diseñar una guía única de ARN. Con una sola proteína y una sola guía dispondríamos de una herramienta de gran alcance. Al imaginarlo, sentí un escalofrío en la espina dorsal y me dirigí enseguida al laboratorio para comprobarlo. Si esto funciona…, pensé.»

Jennifer Doudna

Efectivamente, funcionó. Y con unas consecuencias que Doudna nunca habría podido imaginar.

En el momento en el que publicaron los resultados de su investigación el 17 de agosto de 2012, los especialistas en el campo reconocieron de inmediato su enorme potencial, iniciándose así una carrera a escala mundial para comprobar sus aplicaciones.


Espero que os haya gustado el artículo. Si os interesa una segunda parte hablando sobre La comercialización apresurada de este sistema hacédmelo saber en los comentarios 😉.


AUTORA
María Caseiro Arias
Estudiante de Matemáticas e Ing.Informática
Santiago de Compostela


BIBLIOGRAFIA

Work | Medical Animation | Medical Illustration | AXS Studio [Imagen]

Investigación y ciencia [Revista]

Historia de la biotecnología

María Caseiro Arias
Coordinadora de desarrollo y diseño web , Quantum Society

Estudiante de 4º de Matemáticas e Ingeniería Informática en la Universidad de Santiago de Compostela.

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