Muy Salud
 

CRISPR

La ingeniería genética está a la orden del día, pero antes de plantearla en seres humanos es necesario un extenso periodo de investigación y una legislación férrea. El sistema CRISPR se enmarca en este contexto y te contamos todo sobre tu utilidad.

CRISPR
Samuel Antonio Sánchez Amador

Escrito por el biólogo Samuel Antonio Sánchez Amador en 27 Octubre, 2020

Última actualización: 27 Octubre, 2020

La genética, la ingeniería genética, los transgénicos y otros muchos términos relacionados con la herencia están, desde hace unos años, en boca de todos. Por desgracia, la desinformación suele llevar al miedo. El mundo de la modificación del ADN se encuentra envuelto en un aura de desconfianza y consideraciones éticas, lo que involucra al sistema CRISPR.

A pesar de estas reservas, lo cierto es que el ser humano lleva cientos de años interviniendo en la constitución genética de los seres vivos que le rodean. No hace falta más que fijarnos en un bulldog y un chihuahua para descubrir que las razas de perros —y otras muchas especies domésticas— han sufrido un proceso de selección sofisticado a lo largo de los siglos.

Más allá de consideraciones éticas y planteamientos morales —que también exploraremos—, la línea de salida para cualquier debate se encuentra en el conocimiento. Por esta razón, hoy te mostramos toda la información esencial sobre el sistema CRISPR/Cas, una herramienta molecular que permite al ser humano editar el genoma de cualquier célula.

Antecedentes del CRISPR

Antes de sumergirnos de lleno en el mecanismo de acción de esta apasionante herramienta, vemos necesario contextualizar su descubrimiento en un marco histórico. Lo cierto es que la edición genómica se remonta a la década de los setenta, mediante el método de reparación por recombinación homóloga (HDR).

Aunque no queremos incurrir en el exacto proceso de estas complejas herramientas, podemos destacar que se tratan de sistemas caros, complejos, costosos y que no garantizan —en muchos casos— un funcionamiento eficaz. Desde las nucleasas con dedos de zinc a la tecnología de TALENs (transcription activator-like effector nucleases), muchos ejemplos de edición genética se han demostrado a lo largo de las décadas.

A pesar de este amplio abanico de selección, el descubrimiento de la tecnología CRISPR /Cas en 1987 supuso una auténtica revolución. ¿Por qué?

¿Qué es la CRISPR /Cas?

Aunque se trate de un mecanismo bastante complejo que requiere de cierto conocimiento genético para ser comprendido, vamos a tratar de definir su funcionamiento en unas pocas líneas. Vamos a ello.

En primer lugar, es necesario delimitar cada uno de los dos términos que dan nombre al sistema CRISPR/Cas:

  • CRISPR: según portales divulgativos, esta terminología hace referencia a «repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas», es decir, regiones del ADN con secuencias repetidas.
  • Genes Cas: se encuentran cerca de estas secuencias y se relacionan con los arreglos de las repeticiones CRISPR. Contienen información genética que codifica para enzimas esenciales del sistema. De especial interés es la enzima nucleasa Cas-9, como veremos en líneas posteriores.

Así pues, los CRISPR son regiones de ADN en bacterias caracterizadas por su repetitividad. Por otro lado, los genes Cas son una suerte de «guardianes» que codifican información para la síntesis de enzimas, las que se encargan de cortar y arreglar fallos en el ADN.

Doble hélice de ADN.
El ADN puede ser cortado por técnicas diversas y entre ellas tenemos al novedoso mecanismo CRISPR.

¿Cómo funciona?

Los virus, al infectar a estas bacterias, introducen su información genética en el citoplasma de las mismas. Por fortuna, la bacteria tiene un mecanismo de defensa. Mediante la producción de enzimas codificadas en los genes Cas, estas bacterias incluyen parte de la información genética del virus en su propio genoma —en la región CRISPR—.

Podemos resumir lo visto hasta ahora en el siguiente concepto: un virus entra en una bacteria y libera su información genética → la bacteria sintetiza enzimas a partir de los genes Cas → la bacteria secuestra el genoma del virus y lo incluye en el suyo propio.

¿Por qué tiene interés la bacteria en integrar parte del genoma del virus en el suyo? La respuesta es simple: inmunidad. La segunda vez que un virus de la misma especie ataque a este microorganismo, se dará una respuesta biológica curiosa:

  1. Las regiones CRISPR —a lo largo del ácido nucleico del virus integrado en ellas— son copiadas a pequeñas moléculas de ARN.
  2. Estas moléculas se unen a la enzima nucleasa Cas9, guiando al complejo para unirse al ácido nucleico del nuevo virus, mediante la identificación de la secuencia complementaria.
  3. Cas9 corta la secuencia de ácido nucleico del virus que ha sido diana.
  4. El virus, mediante este mecanismo, pierde su capacidad patógena.

En resumen: guardar una sección de la información genética del virus otorga a la bacteria capacidad de inactivarlo en futuras ocasiones. Esta especie de memoria genética permite a los microorganismos combatir a los patógenos de forma efectiva.

¿Cómo nos podemos aprovechar los humanos de este mecanismo?

Lo cierto es que esta tecnología es ideal para la edición del ADN. Según artículos de revisión, todo este complejo proceso comienza con el diseño de un ARN guía que será insertado en la célula. En general, podemos resumir la intrincada obra de ingeniería genética en unos pocos pasos:

  1. El ARN guía diseñado se asocia con la enzima nucleasa Cas9 antes descrita. Este ARN específico es análogo a una secuencia de ADN dentro de la célula, la que nos interesa cambiar.
  2. Según la complementariedad de los nucleótidos —cada una de las subunidades que forman al ARN y el ADN— el ARN guía y la sección del ADN celular de interés hibridarán, es decir, se unirán.
  3. Cas9 actúa, entonces, cortando la región del ADN de interés. El ARN es el perro lazarillo que rastrea el lugar donde hay que cortar y Cas9, como enzima que es, trabaja donde le toca.
  4. Según complejos procesos, una nueva secuencia de ADN puede ser integrada en el lugar del corte.

Así pues, se está modificando de forma directa el ADN nuclear de la célula. Una parte de su información genética se pierde con el corte producido por Cas9, pero si se le otorga a la célula otra secuencia de ADN de interés, esta es capaz de integrarla en su genoma, rellenando el vacío.

Utilidad en medicina del CRISPR

Según portales profesionales, como la Clínica Bayer, hay más de 230 enfermedades que son causa directa de una anomalía genética. Gracias a estudios de mapeado genético, como el famoso proyecto genoma humano, en muchos casos se conocen las secuencias exactas de ADN que propician estas patologías.

Desde un punto de vista teórico —y cada vez más práctico— la tecnología CRISPR /Cas9 se podrá utilizar para regular la expresión génica. Esto significa que, teniendo los genes defectuosos identificados, se podrá trabajar para corregirlos y sustituir sus secuencias no funcionales por otras válidas.

No nos movemos solo en un terreno especulativo, pues en el año 2014 el Instituto Tecnológico de Massachusets (MIT por sus siglas en inglés) consiguió curar a un ratón de laboratorio de una enfermedad hepática de origen genético con esta tecnología. Desde luego, estamos ante una auténtica revolución tanto médica como biológica.

No es oro todo lo que reluce

Método CRIPR/Cas para ingeniería genética.
La genética tiene un campo prometedor por delante, pero también hay restricciones éticas y morales que se deben considerar.

A pesar de todos los beneficios reportados en líneas previas, no podemos dejarnos en el tintero ciertos problemas que el sistema CRISPR/Cas presenta. Te mostramos algunos de ellos:

  • La especificidad del ARN guía no siempre es total: el ARN que guía a Cas9 al lugar de corte del ADN celular puede equivocarse e hibridar con una secuencia que no interese a los investigadores. Además, es posible que la secuencia buscada se repita en más de una región del genoma.
  • Cas9 puede llegar a cortar sin que esté presente el ARN guía.
  • El juego de patentes y el monopolio económico en la salud pública pueden conllevar ciertos problemas.

La situación ética y los derechos humanos

Más allá de todos estos intereses, tanto científicos como monetarios, no podemos ignorar la problemática ética que todo esto reporta. Diversos artículos de revisión divagan sobre las posibles implicaciones morales de la modificación genética en humanos.

«Una investigación, un tratamiento o un diagnóstico en relación con el genoma de un individuo, sólo podrá efectuarse previa evaluación rigurosa de los riesgos y las ventajas que entraña y de conformidad con cualquier otra exigencia de la legislación nacional». Declaración Universal sobre el Genoma y Derechos Humanos, artículo 4a.

Desde luego, la edición genética para la prevención y tratamiento de enfermedades es, sin ninguna duda, un aspecto positivo para todos. Aún así, se nos plantean diversos frentes a tener en cuenta: ¿qué sucede si esta información de mapeado genético se utiliza, por ejemplo, para realizar un aborto en un ser vivo funcional?

Más allá de estas consideraciones, existen una serie de parámetros que cualquier terapia de modificación genética debe cumplir. Estos son los siguientes:

  1. La fase experimental llevada a cabo en animales es esencial. Esta debe haber demostrado que el nuevo gen está capacitado para llegar a la célula enferma y desarrollar allí su función.
  2. El nuevo gen implantado en el organismo no debe producir su función de forma desmesurada.
  3. El nuevo gen no debe perjudicar bajo ningún caso al organismo receptor.

Como podemos ver, estas férreas consideraciones son difíciles de cuantificar. Este terreno de dudas se expande aún más si tenemos en cuenta que, en la mayoría de los casos, los estudios aún se encuentran en fases experimentales con animales.

Entre beneficios y consideraciones del sistema CRISPR

Como podemos observar, la tecnología CRISPR/Cas ha supuesto un antes y un después en el mundo de la ingeniería genética. Gracias a ella se puede modificar el genoma de un organismo de forma mucho más sencilla, barata y fiable que con el uso de otras herramientas.

Aún así, este tipo de técnicas suscitan una serie de dudas y reservas que solo serán resueltas en el futuro. ¿Hasta qué punto se justifica la edición genética? ¿Cuáles son los límites? Desde luego, dejamos estas consideraciones para seguir debatiendo sobre ellas.

Prueba de paternidad

Prueba de paternidad

La prueba de paternidad es un estudio que se realiza para conocer a los padres biológicos de una persona. Te explicacmos en qué consisten y su fiabilidad.



  • Aponte, Carlos. "ADN: 50 AÑOS DE HISTORIA." Revista del Instituto Nacional de Higiene Rafael Rangel 34.2 (2003): 39-39.
  • CRISPR/ Cas9, scienceinschool.org. Recogido a 25 de octubre en https://www.scienceinschool.org/es/content/m%C3%A1s-r%C3%A1pido-m%C3%A1s-barato-crispr-la-nueva-revoluci%C3%B3n-de-la-tecnolog%C3%ADa-gen%C3%A9tica
  • CRISPR, Medgraphics.org. Recogido a 25 de octubre en https://www.medigraphic.com/pdfs/invdis/ir-2016/ir162e.pdf
  • CRISPR, ClínicaBayer.com. Recogido a 25 de octubre en https://blog.bayer.es/que-es-la-tecnologia-crispr/#:~:text=Las%20CRISPR%2C%20acr%C3%B3nimo%20en%20ingl%C3%A9s,que%20el%20sistema%20fue%20descubiert.
  • CUESTIONES ÉTICAS EN LA MANIPULACIÓN GENÉTICA. Recogido a 25 de octubre en https://cdn.website-editor.net/6673f49cf7bc47af98ed5239b3ce0be1/files/uploaded/CUESTIONES%2520ETICAS%2520EN%2520LA%2520MANIPULACI%25C3%2593N%2520GENETICA.pdf
  • Cong, Le, et al. "Multiplex genome engineering using CRISPR/Cas systems." Science 339.6121 (2013): 819-823.
  • Makarova, Kira S., et al. "An updated evolutionary classification of CRISPR–Cas systems." Nature Reviews Microbiology 13.11 (2015): 722-736.
  • Sander, Jeffry D., and J. Keith Joung. "CRISPR-Cas systems for editing, regulating and targeting genomes." Nature biotechnology 32.4 (2014): 347-355.

Samuel Antonio Sánchez Amador
Samuel Antonio Sánchez Amador

Graduado en Biología por la Universidad de Alcalá de Henares (2018). Máster en Zoología en la Universidad Complutense de Madrid (2019). A lo largo de su carrera estudiantil, se ha especializado en áreas de parasitología, epidemiología, microbiología y otras ramas que convergen entre la ciencia experimental y la medicina.

Formó parte de un equipo de investigación del departamento de Biología Evolutiva del Museo Nacional de Ciencias Naturales (CSIC) durante dos años, durante los cuales obtuvo conocimiento específico acerca de ADN, heredabilidad y otras cuestiones genéticas.

A día de hoy, se dedica a tiempo completo a la divulgación científica, redactando para portales de índole médica, psicológica y epidemiológica.