Hace cientos de años que la botánica viene manipulando genéticamente los cultivos para mejorarlos y también para hacerlos resistentes a factores ambientales desfavorables. Otro tanto puede afirmarse respecto de los animales, no solamente los de consumo sino que hasta se han creado variaciones de animales domésticos inexistentes previamente.
Durante mucho tiempo ello se hizo en forma externa, esto es cruzando individuos con diferentes características para producir otro que contuviera las deseadas. El proceso era largo, engorroso y no exento de errores.
La especulación sobre su aplicación respecto de los seres humanos fue objeto no solamente de la ciencia ficción (piénsese en Huxley y sus humanos diseñados para diversas funciones en “Un mundo feliz”), ni de especulación científica y hasta política, sino de horrorosos experimentos llevados a cabo durante el régimen nazi por Joseph Mengele, entre otros.
Pese a que ya el monje Mendel en 1865 sentó las bases de la Genética, recién en 2002 aparece el primer editor, la herramienta denominada ZFN (por Zinc-Finger Nucleases o nucleasas con dedos de zinc), complicado proceso que no era del todo preciso.
Apenas siete años más tarde se da a conocer una nueva forma de intervenir en el ADN, la que responde a la sigla de TALEN (Transcription Activator-Like Effector nuclease, nucleasa de actividad similar a activador de transcripción, en español), más precisa, pero también complicada y costosa.
La utilización de esta herramienta comienza a declinar en 2012, cuando se empieza a desarrollar una nueva, mucho más prometedora, sencilla, precisa y económica, conocida como Crispr (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) y que significa repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas.
Breve historia de Crispr
Hacia 1987 apareció un artículo en el cual se describía cómo algunas bacterias se defendían del ataque de virus, lo que lograban identificando y destruyendo el material genético invasor. Se desconoció, en ese entonces, cuál era el mecanismo interviniente. Para ello hubo que esperar a que se mapeara el genoma de algunas bacterias, donde se halló que algunas de ellas y las arqueas (organismos unicelulares similares a las bacterias) estaban llenas de repeticiones palindrómicas (es decir que se leen igual de adelante para atrás y de atrás para adelante) que no tenían función alguna, aparentemente.
Más adelante, también se descubrió que estas secuencias estaban separadas por otras a las que denominaron espaciadores, junto con otras a las que se denominó líderes. Estas tres son lo que se conoce como Crispr.
Cuando un virus se introduce en una bacteria, interactúa con distintos componentes celulares, intentando tomar el control. Al suceder esto, ella se defiende utilizando una proteína cas (proteína regulada por los genes homónimos) unida al ARN (ácido ribonucleico) que se produce precisamente en el denominado Crispr. Como consecuencia, el material genético viral es degradado y destruido, pero, además, queda una especie de “huella”, ya que las proteínas cas toman una pequeña muestra del virus y lo integran a las secuencias Crispr, por lo cual, ante un nuevo intento, el sistema defensivo actúa más rápida y eficientemente para controlar la situación, no solamente en la bacteria original sino también en su descendencia.
En 2007 se confirmó la existencia de este proceso y los investigadores fueron un poco más allá: al manipular los espaciadores, lograron alterar la resistencia de las bacterias al ataque de determinados virus. El trabajo fue financiado por la empresa danesa Danisco, líder mundial en la producción de ingredientes para alimentos y otros productos.
Durante varios años se continuó estudiando este proceso. Recién en 2012, en un artículo aparecido en la revista Science el 17 de agosto y firmado, entre otros, por las Dras. Emmanuelle Charpentier, de la Universidad de Umea (Suecia) y Jennifer Doudna, perteneciente a la Universidad de California (EE.UU.), se demostró que ese mecanismo de defensa de las bacterias era capaz de transformarse en una poderosa herramienta de edición genética.
¿Cómo funciona?
Muy básicamente (las cuestiones relacionadas con la genética suelen ser complicadas de entender expresadas en términos científicos), se trata de un procedimiento que consiste en una operación de cortar y pegar. Todo comienza con el diseño de una molécula de ARN guía que se inserta en una célula, que es la que identifica el lugar donde quiere que una enzima cas (la Cas9) corte.
Con ello, se pasa a una segunda etapa, la cual se compone de dos momentos en los cuales se activan dos mecanismos naturales de reparación del ADN que se cortó. El primero se denomina indel (por inserción-deleción) y hace que o bien quede un hueco allí donde se produjo el corte o se inserte algo allí (usualmente un trozo pequeño de la misma cadena de ADN), pero se pierde la funcionalidad del segmento cortado. El segundo es mucho más interesante, dado que permite la incorporación de la secuencia que quiera insertarse, lo cual suele hacerse con virus genéticamente modificados para que no sean peligrosos y también se están estudiando maneras de llevarlo a cabo mediante la nanotecnología. Es decir que esta técnica permite adicionar, remover o alterar determinadas locaciones dentro del genoma.
Recientemente se ha hallado que mediante este procedimiento también es posible modificar el ARN, con lo cual se podría hacer lo mismo, pero sin producir corte y, además, el cambio, al no alterar el ADN, no se transmitiría a las generaciones siguientes. Por otro lado, esta nueva forma promete menos riesgos de secciones en lugares no elegidos.
Usos industriales
Además de haber logrado, por ejemplo, tomates de otros colores, la industria alimenticia ha comenzado a aplicar esta técnica con el objetivo de continuar produciendo alimentos transgénicos con mayor precisión (y menor costo), más allá de que la modificación genética de granos y otros vegetales se halla fuertemente cuestionada.
Así, se ha logrado perfeccionar la resistencia de algunas plantas contra las plagas o alargar el período de consumo de yogures y hasta mejorar el valor nutricional de distintos alimentos, entre otras muchas utilidades que, si bien ya estaban disponibles, a partir de la implementación de esta forma se hace con mayor eficacia y a menor costo.
Otro tanto se ha logrado respecto de animales, en los que se consiguió que aquellos que se utilizan para proveer carne sean más voluminosos y en los que se aprovecha el pelo o la lana, que estos sean más abundantes. También se los ha hecho más resistentes a enfermedades y hasta se han creado cerdos de menor tamaño (apenas llegan a los 15 kilos de peso) para venderlos como mascotas.
El campo menos desarrollado pero que probablemente sea el que despierte mayores expectativas es el de la salud.
Crispr, enfermedad y discapacidad
Distintos trabajos de investigación dan cuenta de las múltiples utilidades de esta técnica respecto de la salud humana. Es necesario aclarar que muy pocos de los resultados obtenidos se han realizado en seres humanos. Por el contrario, la inmensa mayoría se ha llevado a cabo con animales, aunque los investigadores creen que en un tiempo relativamente breve podrán llevarse al campo clínico.
Uno de los logros que se han alcanzado es aumentar la resistencia de los mosquitos Anopheles a la colonización de los protozoos Plasmodium falciparum, causantes de la Malaria, terrible enfermedad con un alto índice de mortandad. Para ello se ha cortado el ADN y se han reemplazado un par de genes con otros modificados que hacen inmune al insecto, condición que se transmite en el 99% de los casos a su descendencia cuando se aparea con otros sin tratar.
También parecen haberse hecho progresos importantes en el tratamiento de otras enfermedades tales como el Cáncer y el VIH y hasta se ha logrado compatibilizar órganos de animales para que puedan ser trasplantados en seres humanos. Pero probablemente en el área donde se han despertado mayores expectativas es en la de las enfermedades genéticas, ninguna de las cuales, al menos hasta el presente, es factible de ser revertida.
La mayor parte de los trabajos reportados como exitosos se han hecho con enfermedades que dependen de uno o, a lo sumo, dos genes, pero también se reportan otros que han logrado resultados positivos con más genes involucrados. A continuación mencionaremos algunos de ellos.
La Distrofia Muscular de Duchenne está causada por la mutación del gen ubicado en el cromosoma X que regula la producción de la proteína denominada distrofina, necesaria para el correcto desarrollo del tejido muscular. Afecta casi siempre a varones (1 de cada 3.600 nacidos vivos) y se hereda de la madre usualmente asintomática. El pronóstico es malo, ya que conduce a la muerte de los pacientes, lo que, en promedio, se produce alrededor de los 25 años. Con la corrección de la mutación, se podría revertir la condición, lo que ya se ha realizado con animales de laboratorio.
Ya en 2016, un grupo de investigación del Cedars-Sinai Board of Governors Regenerative Medicine Institute logró devolver la visión a unos ratones previamente inducidos a portar Retinitis Pigmentosa (que afecta a 1 de cada 4.000 personas). Por el momento, solamente se ha intentado con algunos de los alrededor de 40 genes capaces de producirla, aunque, una vez que se detecte cuál o cuáles intervienen, en un futuro cercano será posible revertir sus efectos, que pueden conducir a la ceguera.
También se halla en pleno análisis la forma de combatir algunos trastornos de la sangre, tales como la ß-talasemia, que se produce cuando los glóbulos rojos se destruyen a mayor velocidad que los que los reemplazan, produciendo anemia. Ello es consecuencia de que un gen (el HBB) ubicado en el cromosoma 11 no produce las beta globinas, que regulan la producción de los rojos. Enfermedad hereditaria, se trata de una menor cuando uno solo de los genes es deficitario, mayor cuando lo son ambos e intermedia en este último caso, pero con un defecto menor.
Otro tanto se está haciendo respecto de la Hemofilia, es decir, los problemas para la coagulación de la sangre. El problema yace en los genes F8 y F9 (causantes de las hemofilias A y B) presentes en el cromosoma X, que no producen la cantidad necesaria de las sustancias que regulan la coagulación. Es una enfermedad hereditaria rara que afecta más a varones (1 de 5.000) que a mujeres (1 de 20.000).
Los trabajos sobre Fibrosis Quística (1 de cada 8.000 personas la porta), asimismo, se muestran sumamente prometedores. Esta enfermedad, que afecta las mucosas, produce serios problemas respiratorios, entre otros órganos, a tal grado que la expectativa de vida promedio no supera los 40 años. Causa de una mutación heredada (puede haber varias) en el gen denominado CFTR, ubicado en el cromosoma 7, se ha tratado en laboratorio de reemplazar el gen o su parte dañada para que la regeneración de la proteína correspondiente lleve a que se regulen las cantidades de cloruro (sal) y agua adecuadamente y restituir la salud de los animales modificados para portar la enfermedad, lo que se está logrando.
La Enfermedad de Huntington es causada por un defecto en el cromosoma 4 (gen hungtingtina) que hace que una parte del ADN se repita más veces de las que debiera (36 a 120 contra las 10 a 28 normales), lo que da como efecto problemas neurodegenerativos. Suele detectarse tardíamente, pero ello depende del número de repeticiones (más de ellas, más temprano aparece), tras lo cual la muerte suele hacerse presente 10 a 15 años más tarde (por infecciones, suicidios u otras causas). Su incidencia en la población es aproximadamente de 1 en 10.000 y los ensayos han demostrado buena potencialidad para revertir el cuadro.
Alrededor de 48 millones de personas viven con Alzheimer en el mundo, enfermedad que típicamente se presenta después de los 65 años pero que también reconoce comienzos precoces. A este respecto, el Crispr está sirviendo en dos direcciones. Por un lado, mediante esta herramienta se han hallado nuevos marcadores, esto es, formas de identificar el comienzo de la patología. Por el otro, un trabajo efectuado por la Universidad de Upsala la ha utilizado para controlar el gen APP, que regula una proteína cuyo desbalance dispara la forma temprana, mientras que investigadores de la Universidad de Wisconsin publicaron en 2018 otro estudio similar en el que creen estar en el camino correcto para poder hallar una cura.
Más allá de que supuestamente esta técnica (por lo menos en la actualidad) solamente podría funcionar con muy pocos genes, ha sorprendido una investigación realizada en China en 2017 que da cuenta de haber revertido el Síndrome de Down en ratones de laboratorio, tras haber sido capaces de “borrar” el material genético extra que implica la trisomía 21 utilizando la técnica en cuestión.
Otro trabajo realizado en el mismo año e idéntico país afirma, teóricamente, que es posible realizar la reversión en el Down simplemente añadiendo dos o más ARN guías para lograr alcanzar los objetivos. En ambos casos, los mecanismos de reparación harían el resto del trabajo: tras el corte, quedaría un espacio o se unirían las partes restantes, por lo que el material excedente se inhabilitaría.
Pero…
Por más que existe una especie de aceptación universal el Crispr, su utilización y su actualidad genera algunas dudas a considerar.
Desde un costado, pese a que la mayor parte de los cientos de trabajos producidos al respecto explican que se trata de un procedimiento seguro, algunos científicos ponen en duda de que ello sea tan así, ya que se han detectado errores que hay que considerar antes de pasar a la investigación con humanos. Entre ellos, uno no menor que se ha observado tanto en animales de laboratorio como en vegetales es que en algunos casos los cortes no han sido tan precisos, sino que se han producido en otros sectores no deseados, produciendo, algunos de ellos, más perjuicios que beneficios. De todas maneras, aun aquellos que dudan afirman que ello se debe, principalmente, a problemas de diseño y que con una mejora en los procedimientos, los resultados podrían ser mucho mejores.
Partiendo desde otro ángulo, se hacen presentes las objeciones éticas. Es que hemos dejado para el final otra de las utilidades posibles de esta técnica de edición genética: la del diseño de seres humanos.
En ese sentido, además de poder resolver problemas relacionados con los genes prácticamente desde la concepción (detección temprana mediante), se ha objetado que esta herramienta hace mucho más fácil la programación de seres humanos, no solamente para hacerlos inmunes a determinadas enfermedades y condiciones, sino que también podríamos elegir diferentes rasgos en nuestra progenie, lo que atentaría o, al menos, podría traer problemas en la variedad necesaria.
Un inconveniente asociado al recién mencionado (y no de menor importancia) es que nadie sabe lo que puede pasar cuando un buen número de los seres vivos que habitan el planeta, microorganismos, plantas, insectos, animales, seres humanos, estén modificados genéticamente, porque ello podrá alterar dramáticamente el hábitat (y más si lo sumamos al daño ambiental).
Claro que las herramientas no tienen la culpa de lo que suceda, ya que ellas no piensan, sino que los que deben evitar las consecuencias peligrosas son los seres supuestamente pensantes. Y, por supuesto, utilizarlas para el bien de todos.
Referencias:
– http://www.downsyndromeprenataltesting.com/cure-for-down-syndrome-promised-with-just-a-single-injection/
– https://nuclineers.com/crispr-cure-downs-syndrome/
– https://labiotech.eu/tops/crispr-technology-cure-disease/
– https://www.jano.es/noticia-redisenan-el-sistema-crispr-tratar-28560
– https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6315587/
– https://www.popularmechanics.com/science/a19067/11-crazy-things-we-can-do-with-crispr-cas9/
– https://www.livescience.com/58790-crispr-explained.html