CRISPR/Cas9 o cómo curar lo incurable

CRISPR es el acrónimo en inglés de Repeticiones Palindrómicas Cortas Agrupadas y Regularmente Espaciadas, ahí es nada. Esas repeticiones sirven como un almacén de memoria de infecciones que sufren las bacterias, y las utilizan luego para reconocer esos virus para destruirlos, actuando como un sistema de inmunidad adquirida.

Una mala experiencia la hemos tenido todos, da igual el tipo. Pero lo importante es que hemos aprendido de ella para hacernos más precavidos o, qué demonios, más fuertes. Para ello se necesitan recuerdos que, en el caso de revivir un acontecimiento, conversación, encuentro, etc., nos impulsan a meternos de lleno para disfrutarlo, huirlo o enfrentarlo. Cuando esto ocurre en la consciencia se le llama memoria, esa cosa que no se sabe muy bien dónde recae en el cerebro, pero a nivel celular también existe y se le denomina… respuesta inmunitaria.

Hasta hace dos décadas, se creía que los microorganismos no tenían sistema inmunitario, pero en 1992 el Dr. Francisco Juan Martínez Mojica descubrió, ante su asombro, que un grupo de bacterias extremófilas llamadas Haloferax mediterranei sí tenían algo similar. Y digo ante su asombro porque se tuvo que convencer de que la secuencia genética de dichas bacterias no eran errores de lectura. Lo entenderéis ahora. A raíz de descubrirse primero en H. mediterranei y luego en 2003 en Escherichia coli (la que causa la diarrea), quedó claro que los procariotas poseen en su ADN secuencias repetidas a intervalos regulares, y además entre dichas repeticiones hay fragmentos de ADN víricos. El Dr. Mojica pensó que las líneas de lectura se habrían impreso doble o algo. Me explico. El ADN son los planos de un edificio, nosotros. Dicta dónde, cómo, cuándo y cuántos ladrillos, vigas y ensamblajes deben construirse para que todo vaya bien. A veces hay algún muro o andamiaje que no está bien dibujado en el plano o no se construye bien, haciendo que todo el edificio se derrumbe, cambie sensiblemente de aspecto para bien o para mal, o no se note. A estos errores en los planos les llamamos mutaciones, y lo normal es que ocurra lo último, que no se noten. Bien, pues esas secuencias que corresponden a la misma secuencia de un virus y que lindan entre otras repetidas de la propia bacteria, cuando los “constructores” se disponen a crear ese nuevo andamiaje, resulta que es el mismo andamiaje del virus y lo destruyen al momento. El constructor en concreto se llama Cas 9, y es una enzima que, cuando reconoce la secuencia del virus al disponer ya de esa pista en el genoma de la propia bacteria, lo corta y elimina. De esta manera el virus, que requiere de la maquinaria del huésped para replicar su genoma y producir miles de copias de él, no puede ensamblar sus piezas y no prospera la infección. Se entenderá mejor en la siguiente imagen.

Como curiosidad, tan atrevida era la idea que el estudio de Mojica fue rechazado sin revisión por la revista Nature, y después por otras, hasta que en 2005, después de un largo proceso de correcciones, se publicó en el Journal of Molecular Evolution.

Usar el sistema inmune de las bacterias como terapia génica

¿Qué repercusiones tiene todo esto? Pues que entendiendo bien el funcionamiento de Cas 9 (gracias al Dr. Martínez Mojica pero también a la Dra. Emmanuelle Charpentier y la Dra. Jennifer Doudna), se le podría aportar una secuencia que queremos eliminar (como esa secuencia vírica dentro del genoma de la bacteria), y que fuera probando dentro de un organismo hasta reconocerla y eliminarla. Por ejemplo, una secuencia —una parte de ese plano que sabemos es erróneo o no produce como deseamos un muro, un ladrillo, ¡una proteína! concreta— se podría eliminar. El abanico para producir nuevas variedades de cultivos más resistentes a plaguicidas, sequía o ser mucho más eficientes en el uso de los nutrientes aumentaría considerablemente la sostenibilidad de los agrosistemas al reducir el aporte externo de fertilizantes y pesticidas. O, por qué no, alimentos más saludables y granos más gordos para alcanzar la seguridad alimentaria en todo el planeta. Con CRISPR/Cas9 estamos más cerca de tener una cura para el sida, el cáncer o el zika. Curar lo incurable. Ahora mismo ya se ha conseguido restablecer la visión parcial de ratones ciegos inyectándoles CRISPR/Cas9. Las posibilidades son por tanto casi infinitas.

Todo conociendo de antemano los planos del organismo, su genoma, para saber en qué secuencias se desea actuar para modiciar un gen. Los transgénicos permitieron en parte esto, al introducir en un organismo las características deseadas de otro, como el gen de la bacteria Bacillus thuringiensis (que produce cristales de proteína, conocidos como δ-endotoxinas, que poseen propiedades insecticidas) en el genoma del maíz. De esta manera, con ese maíz transgénico (apodado Maiz Bt), se dejó de ahogar los maizales en insecticidas para beneficio del medioambiente y el bolsillo de los agricultores. Con la tecnología resultante del conocimiento del CRIPSR/Cas9 no haría falta recurrir a otros organismos y crear un Frankestein, sino que se modificaría desde dentro. Es como si editara directamente mi texto de Word y no tuviera que recurrir al corta y pega de otros textos.

En resumen, los pasos a seguir serían:

1º. ¿Qué queremos editar? Es decir, conocer la secuencia exacta de aquello que queremos modificar.

2º. Diseñar un fragmento de ARN que sea complementario a esa secuencia. Es decir, que sea capaz de reconocerla y unirse a ella, tal como ocurría en la bacteria. Así, este ARN guiará a la enzima Cas 9 hacia la sencuencia complementaria, se uniría a ella, y Cas 9 la cortará. Por cierto, para estas investigaciones biomédicas se utiliza el Cas 9 de Streptococcus pyogenes.

3º. Una vez cortada la secuencia de ADN pueden pasar dos cosas: la célula tratará de reparar ese “hueco” eliminado. El problema es que este proceso de reparación es muy propenso a errores y puede acabar generando una mutación en ese gen que lo deshabilita. Pero con CRISPR/Cas9 también se puede modificar, sustituyendo la secuencia errónea o no deseada introduciendo la secuencia correcta.

¿Problemas?

Lo cierto es que ya habrá más de uno que imaginará extrapolar esto a los seres humanos y crear una élite de afortunados seres más perfectos. Al margen del límite ético, que esto daría para otro post, el genoma de los animales complejos como los humanos es, valga la redundancia, muy complejo. Cas 9 con su señuelo de ARN, podría reconocer múltiples secuencias de ADN idénticas que estarían en genes distintos con funciones totalmente distintas. Es decir, que, si se identifica la secuencia responsable dentro de un gen por la que la proteína final no es la deseada, esa secuencia podría ser idéntica dentro de otro gen que diera una proteína totalmente distinta y fuera además plenamente funcional. Es más, en el caso de que la secuencia eliminada no estuviera repetida y se silenciara el gen que da lugar a la proteína no deseada o defectuosa, las consecuencias de ese silenciamiento podrían afectar a la correcta lectura de otros genes y funcionamiento de otras proteínas, con ninguna o nefastos resultados. ¿Os suena la polémica del científico chino He Jiankui? Aseguró haber creado los primeros bebés modificados genéticamente con la herramienta CRISPR, dos niñas gemelas. De ser cierto, habría desactivado el gen CCR5 que da lugar a una proteína de la superficie de los linfocitos, clave para la infección por el VIH, el virus que causa el SIDA. Por lo tanto, la eliminación de ese gen CCR5 protegería, en principio, a estas gemelas de la infección del VIH. Pues bien, ese gen tiene otras funciones, como es proteger a los linfocitos de la infección de otros virus, como el de la gripe o la del Nilo. La supresión de este gen conllevaría por tanto una mayor probabilidad de contraer gripes más graves.

Y, además, como he dicho antes, CRISPR/Cas9 podría haber cortado secuencias idénticas pero correspondientes a la de otros genes que no son CCR5, como los que intervienen en enfermedades autoinmunes (alergias). Por si no fuera poco, al haberse editado los genes de unos embriones tempranos, teniendo en cuenta que de esos embriones saldrán todos los tejidos del cuerpo, incluyendo los ovarios, significa que este cambio pasará a las siguientes generaciones, ya sea para bien o para mal.

Vamos, que todavía esta técnica no es segura en humanos y ya hay un tipo que se ha pasado por el arco toda la normativa ética y el enorme riesgo que supone todavía la técnica. Sigue desaparecido desde entonces. SUSTech, la empresa donde supuestamente estaba realizando esos experimentos, hace oídos sordos. Sin duda el debate científico debe ir acompañado del debate ético. Y aunque suene trillado, sí, un gran poder conlleva a una gran responsabilidad.

 

Francisco Juan Martínez Mojica (1963, Elche, España).

Padre de la técnica de edición genética Crispr/Cas9.