La edición del DNA

Recientemente se ha estrenado una película llamada en inglés Rampage (devastación en español) en la que se menciona el tema de edición de DNA para poder generar animales modificados genéticamente con características extraordinarias, que fueron tomadas de otras especies.

Otra película un poco antigua es la de GATTACA en donde los hijos pueden ser editados genéticamente en su concepción y así poder elegir el sexo, color de ojos, cabello, piel y conferirles mejoras genéticas para aumentar su desempeño. Uno pensaría que esto es imposible o muy fantasioso, sin embargo, no es una idea descabellada y sí es posible llevar acabo este tipo de modificación. Desde hace algunos años la ingeniería genética ha generado animales y plantas transgénicas. Actualmente una de las tecnologías en auge para poder realizar la edición del DNA es la tecnología CRISPR/CAS, la cual tiene origen en las bacterias y fue descubierta por el microbiólogo español Francis Mojica; este es un sistema de defensa natural de bacterias y microorganismos contra agentes externos como plásmidos y fagos. Las funciones de CRISPR (Repeticiones Palindrómicas Cortas Intermedias Interespaciadas Agrupadas) y los genes asociados a CRISPR (Cas) son esenciales en la inmunidad adaptativa en bacterias y arqueas seleccionadas, permitiendo que los organismos respondan y eliminen el material genético invasor.

Las investigadoras Doudna y Charpentier exploraron de forma independiente las proteínas asociadas a CRISPR con la finalidad de entender cómo las bacterias utilizaban a los espaciadores en sus sistemas inmunes. Ambas estudiaron un sistema CRISPR junto con la proteína Cas 9. Encontraron que estas bacterias responden ante un fago transcribiendo estos espaciadores y DNA palíndromo en una larga molécula de RNA y que entonces la célula utiliza un RNA llamado Trans-activating crRNA (tracrRNA) y a la proteína Cas 9 para cortarla en pedazos denominados ARNcr.Cas 9 es una nucleasa especializada en cortar DNA, con dos sitios de corte activos (HNH y RuvC), uno para cada hebra dela doble hélice.

El equipo demostró que podrían desactivar uno o ambos sitios, preservando la habilidad de Cas 9 de ser especifico para el DNA blanco. Uno de los autores del artículo (jinek) combinó al tracrRNA y ARN espaciador para formar una molécula llamada single-guide RNA que al combinarse con Cas 9 podía encontrar y cortas los blancos correctos de ADN, proponiendo que estos AR guía sintéticos podrían usarse para la edición de genes. Se han identificado tres tipos de mecanismos CRISPR, de los cuales el tipo II es el más estudiado. En este caso, el ADN invasor de virus o plásmidos se corta en pequeños fragmentos y se incorpora en un locus CRISPR en medio de una serie de repeticiones cortas (alrededor de 20 bps). Los loci se transcriben y las transcripciones se procesan para generar ARN pequeños (ARNc-ARN CRISPR), que se usan para guiar las endonucleasas efectoras que se dirigen al ADN invasor basándose en la complementariedad de la secuencia.

En la fase de adquisición, el ADN extraño se incorpora al genoma bacteriano en los loci CRISPR. Los loci CRISPR se transcriben y procesan en crRNA durante la biogénesis de crRNA. Durante la interferencia, la endonucleasa Cas9acomplejada con un crRNA y un tracrRNA separado escinde el DNA extraño que contiene una secuencia complementaria de crRNA de 20 nucleótidos adyacente a la secuencia PAM. Este descubrimiento tiene muchas aplicaciones por ejemplo en el ámbito de las enfermedades raras de origen genético.A finales de 2015 un grupo de investigadores mejoraron la atrofia muscular de Duchene en ratones afectados por esta mediante el uso de CRISPR. La revolución de las CRISPR ha permitido también modelizar el cáncer, una enfermedad genética muy compleja causada por la alteración continua de distintos genes de la célula.

Entre las aplicaciones del sistema en el cáncer, destaca“la posibilidad de alterar cinco genes en un mismo ensayo y de trabajar en modelos animales in vivo, no solamente in vitro“, sostiene Sandra Rodríguez Perales, del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO). “Tenemos una gran información a nivel genético y ahora queremos saber cuál es su efecto a nivel fenotípico para validar el efecto de estas mutaciones”, resalta Rodríguez Perales.