CRISPR: El Editor de Genes
🔍🔬 ¡Hola Lectores! 📚📚✂
Veamos hoy una nueva revolución en la ciencia. Una técnica de edición genética que, como tantas otras cosas que la humanidad desarrolla, está inspirada en la naturaleza. En particular, en las bacterias.
La técnica CRISPR/Cas9 es un desarrollo innovador de la Biología Molecular, de hecho, es considerada la más innovadora del siglo XXI. Actualmente, es considerada como el desarrollo más importante de los últimos años, y comparan su impacto al que tuvo la PCR (la llamada reacción en cadena de la polimerasa).
¿De qué se trata CRISPR?
Cómo comenzó todo
El mundo bacteriano ha sido un campo de investigación durante muchos años. Sin embargo, continúa siendo una fuente de nuevos conocimientos. Su increíble permanencia en el planeta, su biodiversidad y su plasticidad genética, les han permitido poblar todos los rincones del mundo.
La observación de sus increíbles estrategias de supervivencia son las que han inspirado a este descubrimiento. Estos seres vivos microscópicos nos siguen enseñando sobre ciencia.
El descubrimiento de CRISPR comenzó con una pregunta: ¿Cómo hacen las bacterias para defenderse de las infecciones virales?
Figura 1. Esquema de una bacteria (púrpura) siendo infectada por un virus de bacterias (bacteriófago).
Este sistema se encuentra en aproximadamente el 40% de los genomas bacterianos y en el 90% de los genomas secuenciados de las arqueas. Una vez que una bacteria es atacada por un virus, la bacteria genera una especie de "inmunidad", que le permite resistir el ataque durante una nueva infección.
¿Cómo se defiende una bacteria de la infección viral?
La clave reside en el sistema CRISPR. Cuando el patógeno ingresa a la bacteria, se activa una maquinaria que corta secuencias del genoma invasor y las integra en los sitios CRISPR (Repeticiones Palindrómicas Cortas Agrupadas y Regularmente Interespaciadas) del propio genoma bacteriano.
Podemos entender el sistema CRISPR/Cas como un sistema inmunitario procariota, que combate a agentes externos como plásmidos y fagos (virus bacterianos).
Estas secuencias son luego transcriptas a pequeños ARN, que a su vez, se unen a endonucleasas bacterianas (Cas9 es una de ellas), que son las encargadas de cortar el genoma de los patógenos invasores, justamente donde se encuentran esas secuencias, y así desactivarlos.
Los loci CRISPR son un grupo de repeticiones cortas de ADN (los recuadros blancos de la figura 2), separadas por secuencias espaciadoras igualmente cortas de un bacteriófago o de un plásmido invasor (cuadros numerados y de colores de la figura).
Esta matriz de secuencias repetitivas/espaciadoras, está flanqueada por un operón de genes asociados a CRISPR (Cas) (flechas azules de la figura 2) que codifican la maquinaria para las etapas de inmunización e inmunidad del sistema. La matriz CRISPR está precedida por una secuencia líder (recuadro gris, L, en la figura 2) que contiene el promotor para su expresión.
En el laboratorio
Al descubrir este sistema, los investigadores usaron esos mismos principios para poder replicar el mecanismo en cualquier otra célula. De esta forma, se pueden editar pequeñas porciones de cualquier genoma a voluntad.
Todo comienza con el diseño de una molécula de ARN (CRISPR, ARN guía o crRNA) que luego va a ser insertada en una célula. Una vez dentro de la célula, El ARN guía reconoce el sitio exacto del genoma donde la enzima Cas9 deberá cortar.
Primero, el ARN guía se asocia con la enzima Cas9. Además, este ARN guía es específico de una secuencia concreta del ADN, y por complementariedad de nucleótidos, el ARN guía se hibridará en esa secuencia blanco. En ese momento, actúa Cas9, que es una enzima endonucleasa, cortando el ADN.
Por lo tanto, un segundo mecanismo permite la incorporación de una secuencia concreta exactamente en el sitio original de corte. Para esto, se transfiere a la célula, la secuencia que queremos que se integre en el ADN.
Aplicaciones del sistema CRISPR/Cas9 en la ciencia, en la medicina, y la industria
La posibilidad de utilizar esta herramienta genética trae notables y prometedores avances tanto a nivel de la salud como en la industria farmacéutica y de alimentos. Al poder generarse nuevas terapias génicas, mejorar cultivos y elaborarse kits médicos, se abre, inevitablemente, una nueva etapa de progreso científico.
Por ejemplo, un artículo de 2022, propone utilizar este procedimiento para la investigación y tratamiento de la enfermedad de Parkinson, una patología neurodegenerativa que afecta a un gran número de la población de la tercera edad. Además, esta patología, en menor medida, tiene relevancia en personas jóvenes, asociada a defectos genéticos (Figura 3).
Figura 3. Posibles targets para el desarrollo de terapias génicas utilizando CRISPR/Cas9. Adaptado de Pharmaceutics 2022, 14(6), 1252; https://doi.org/10.3390/pharmaceutics14061252
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¡Hasta la próxima!
Soy Licenciada en Ciencias Biológicas y tengo un PhD en Química Biológica. Escribo esta página basada en mi experiencia como docente e investigadora y utilizo fuentes de información confiables para la redacción de los artículos que dejo a continuación:
