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22 febrero 2019

Las maneras más innovadoras de utilizar el CRISPR

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El 21 de febrero de 1953, el científico estadounidense James Watson y el británico Francis Crick culminaron su descubrimiento de la estructura molecular del ADN, en forma de doble hélice. Ese hallazgo revolucionó entonces la ciencia, al permitir entender cómo funciona la molécula portadora del programa genético de los organismos vivos. Ahora, esto tiene implicaciones aún más profundas gracias a la tecnología de edición de genes CRISPR —las siglas en inglés de repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente espaciadas—, que permite a los científicos cortar y alterar con precisión el ADN de cualquier célula.

Aunque CRISPR —también conocido como “tijera molecular”— aún no ha curado enfermedades ni ha acabado con el hambre en el mundo, ya se está utilizando de algunas maneras sorprendentes.

Convertir cerdos en donantes de órganos

Durante décadas, la mejor solución que han concebido los científicos para reducir la lista de las miles de personas que esperan recibir un trasplante de órganos en todo el mundo ha sido utilizar órganos de animales en humanos. Por ejemplo, el primer trasplante de corazón se realizó en 1964, cuando el órgano de un chimpancé fue implantado en un humano, que falleció dos horas después de la cirugía.

Además de que el cuerpo humano rechaza tejidos extraños, otro riesgo de esa alternativa es la posibilidad de que las infecciones de los animales puedan transmitirse a los receptores humanos. Pero la empresa eGenesis, que nació en el laboratorio del genetista George Church de la Universidad de Harvard, cree que el CRISPR puede resolver o eliminar estos obstáculos.

La empresa eGenesis ha utilizado la edición genética para eliminar una familia de virus que se encuentran en el ADN de los cerdos. Crédito: eGenesis

El equipo de Church ha utilizado la edición genética para eliminar una familia de virus que se encuentran en el ADN de los cerdos, para que estos —cuyos pulmones y el corazón son de tamaño similar a los de los humanos— puedan ser donantes a personas sin riesgo de contaminación.

La compañía también está experimentando con CRISPR para modificar los genes relacionados con el sistema inmunológico y evitar que el cuerpo humano rechace los órganos de donantes. Sin embargo, los científicos advierten que todavía quedan algunos años para que se pueda hacer un ensayo clínico de trasplantes humanos con órganos producidos en cerdos genéticamente modificados.

Alternativas a la insulina

Las personas con diabetes tipo 2 (resistente a la insulina) podrían tener una opción para sustituir las inyecciones con un injerto de piel. Se trataría de un injerto que contiene una versión modificada por CRISPR de una proteína que ayuda a la insulina a regular los niveles de glucosa en la sangre. Investigadores de la Universidad de Chicago están utilizando CRISPR para para alterar el gen GLP-1, responsable de la codificación de la hormona péptido 1, que provoca la liberación de insulina y luego ayuda a eliminar el exceso de glucosa de la sangre.

Usando CRISPR, los científicos han comprobado que el gen GLP-1 podría modificarse para que sus efectos de regulación tengan larga duración. Cerca del 80% de los injertos de piel que se aplicaron en ratones liberaron con éxito la hormona editada en la sangre, regulando los niveles de glucosa durante cuatro meses y revirtiendo la resistencia a la insulina y el aumento de peso en los pacientes.

Investigadores de la Universidad de Chicago están utilizando CRISPR para para alterar el gen GLP-1. Crédito: University of Chicago

Los tratamientos en humanos tardarán tiempo en desarrollarse, pero la buena noticia es que los científicos ya pueden hacer crecer el tejido de la piel muy fácilmente en el laboratorio utilizando células madre. La previsión es que esa técnica pueda tratar también enfermedades como la hemofilia (cuando el cuerpo no puede hacer los coágulos de sangre de manera adecuada).

Acabar con enfermedades endémicas

Las enfermedades transmitidas por mosquitos, especialmente la malaria, matan a más de 400.000 personas cada año en todo el mundo. Para reducir esa cifra, algunos científicos proponen utilizar una tecnología llamada unidad genética. Se trata de una herramienta de ingeniería genética diseñada para diseminar ciertos genes a través de una especie. Y aunque no es una idea nueva, estas unidades de genes están más cerca de ser realidad gracias al CRISPR.

En un artículo publicado en septiembre de 2018, los investigadores del Imperial College de Londres mostraron que una unidad genética realizada con CRISPR podría suprimir una población de Anopheles gambiae, el tipo de mosquito que transmite la malaria en el África subsahariana. Los investigadores utilizaron el “corta y pega” genético para atacar el gen Doublesex, responsable por el desarrollo femenino. Cuando los mosquitos hembra heredaron dos copias de este gen modificado, no pudieron picar ni poner huevos.

Una unidad genética realizada con CRISPR podría suprimir una población de Anopheles gambiae, el mosquito que transmite la malaria. Crédito: James D. Gathany

Los investigadores pusieron esos mosquitos en jaulas y encontraron que eran autodestructivos para su especie en su entorno cercano: después de ocho generaciones, ya no quedaban hembras normales para reproducirse y la población se extinguió.

Ese tipo de experimentos no han sido realizados fuera de los laboratorios todavía —existe la posibilidad de que las alteraciones genéticas diseñadas para impactar las poblaciones puedan mutar y transmitir rasgos ventajosos a las demás generaciones—, pero ese estudio comprobó que se transmitió la modificación genética casi el 100% de las veces, evitando la resistencia.

Líderes de la Unión Africana respaldaron la investigación como un esfuerzo por combatir la malaria en sus países, pero aún podrían pasar años antes de que la tecnología se pruebe en la naturaleza.

Cambiar el color de las flores

La herramienta de edición genética interrumpió con éxito el gen responsable del color de los tallos, las hojas y los pétalos. Fuente: Nature

Científicos japoneses están utilizando CRISPR para cambiar el color de la flor de una planta de jardín tradicional (Ipomoea nil). Los investigadores programaron CRISPR para atacar un gen específico, conocido como gen DFR-B y lo insertaron en embriones de plantas.

La herramienta de edición de genes interrumpió con éxito el gen DFR-B, que es responsable del color de los tallos, las hojas y los pétalos, cambiando así el color violeta característico de la flor al blanco.

Joana Oliveira

@joanaoliv

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