A principios de este mes, un grupo de destacados biólogos pidió un alto al uso en seres humanos de una nueva y potente técnica de edición genética. Conocido por las siglas CRISPR, el método permite editar genes con precisión para obtener rasgos específicos, que pueden transmitirse a las generaciones futuras.
En esta explicación, analizaremos el origen de esta técnica, su potencial y algunas de las cuestiones que plantea.
Precisión quirúrgica
CRISPR son las siglas de repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas, nombre de un sistema de defensa natural que las bacterias utilizan para combatir infecciones dañinas.
Las bacterias son infectadas por otros microorganismos, llamados bacteriófagos, o fagos. Los intrincados detalles del mecanismo fueron esclarecidos alrededor de 2010 por dos grupos de investigación dirigidos por la Dra. Doudna, de la Universidad de California en Berkeley, y la Dra. Charpentier, de la Universidad de Umeå, en Suecia.
El sistema CRISPR reconoce patrones específicos del ADN de los invasores externos y los incapacita cortando su ADN en fragmentos. La forma en que las bacterias identifican secuencias específicas de ADN y las cortan dio a los científicos una pista sobre su potencial para otras aplicaciones.
En 2013, dos grupos de investigación, uno dirigido por el Dr. Zhang, del Instituto de Tecnología de Massachusetts, y el otro por el Dr. Church, de la Universidad de Harvard, modificaron con éxito este mecanismo básico y lo convirtieron en una potente herramienta capaz de cortar el ADN genómico humano en cualquier ubicación deseada.
La capacidad de cortar el ADN o los genes en ubicaciones específicas es el requisito básico para modificar la estructura del genoma. Se pueden introducir cambios en el ADN alrededor del sitio de corte que alteren las características biológicas de las células u organismos resultantes. Es el equivalente a un bisturí láser quirúrgico, que permite a un cirujano extirpar con precisión partes defectuosas del cuerpo y reemplazarlas por otras nuevas o reparadas.
Una herramienta para descubrir genes
Desde hace mucho, los científicos buscan este tipo de herramientas para editar el genoma de células vivas. Hay otras dos tecnologías, llamadas nucleasas con dedos de zinc y TALEN (nucleasa efectora similar a un activador de la transcripción), que permiten lograr el mismo resultado. Sin embargo, la tecnología CRISPR es mucho más fácil de generar y manipular. Esto significa que la mayoría de los laboratorios de investigación biológica pueden realizar experimentos con CRISPR.
Como resultado, científicos de todo el mundo han adoptado rápidamente la tecnología CRISPR y la han sometido a diversas pruebas. Se ha demostrado que es eficaz para editar el genoma de la mayoría de los organismos experimentales, incluidas células derivadas de insectos, plantas, peces, ratones, monos y seres humanos.
Estos éxitos tan amplios en tan poco tiempo indican que hemos entrado en una nueva era de edición genómica, que promete un rápido desarrollo de la investigación biomédica y dará lugar a nuevos tratamientos terapéuticos para diversas enfermedades humanas.
La tecnología CRISPR ofrece a los científicos una herramienta novedosa para abordar algunas de las cuestiones más fundamentales que antes eran difíciles, cuando no imposibles, de resolver.
Por ejemplo, la secuencia completa del ADN genómico humano se descifró hace muchos años, pero en gran medida se desconoce la mayoría de la información contenida en los fragmentos de ADN. Ahora, la tecnología CRISPR permite a los científicos estudiar las funciones de esos genes. Al eliminar o reemplazar fragmentos específicos de ADN y observar las consecuencias en las células resultantes, ahora podemos vincular determinados fragmentos de ADN con sus funciones biológicas.
Recientemente, se han generado con éxito células e incluso animales completos con las modificaciones genómicas deseadas mediante la tecnología CRISPR. Esto ha demostrado ser muy valioso en diversos estudios de investigación biomédica, por ejemplo, para comprender la relación de causa y efecto entre cambios específicos del ADN y las enfermedades humanas. Estudiar el ADN de esta manera también arroja luz sobre los mecanismos que subyacen al desarrollo de las enfermedades y aporta información para desarrollar nuevos fármacos que eliminen síntomas específicos de enfermedades.
Dadas sus profundas implicaciones para las ciencias médicas, muchas empresas biotecnológicas y farmacéuticas ya han obtenido licencias para utilizar la tecnología CRISPR con el fin de desarrollar productos comerciales.
Por ejemplo, en 2013 se fundó la empresa biotecnológica Editas Medicine con el objetivo específico de crear tratamientos para enfermedades hereditarias humanas mediante la tecnología CRISPR.
Sin embargo, los productos derivados del uso de la tecnología CRISPR aún no han llegado al mercado con la aprobación de la FDA.
Un llamamiento a establecer directrices éticas
Con la tecnología CRISPR, los científicos ahora pueden alterar la composición genómica de organismos completos, incluidos los seres humanos, manipulando células reproductivas y óvulos fecundados o embriones. Esos rasgos genéticos específicos se transmiten entonces de generación en generación. Esto ofrece la esperanza de curar defectos genéticos que causan diversas enfermedades hereditarias humanas, como la fibrosis quística, la hemofilia, la anemia de células falciformes, el síndrome de Down, entre otras.
A diferencia de los enfoques actuales de terapia génica, que reparan temporalmente células u órganos defectuosos mediante la introducción de genes corregidos o funcionales, la tecnología CRISPR promete corregir el defecto en las células reproductivas y producir descendientes libres del gen defectuoso. En otras palabras, puede eliminar las causas fundamentales de las enfermedades hereditarias humanas.
En teoría, por tanto, también podrían introducirse en el genoma de una persona, mediante modificaciones de células reproductivas mediadas por CRISPR, características hereditarias que la gente considere ventajosas, como una inteligencia superior, una mejor apariencia física y una mayor longevidad.
Sin embargo, los científicos aún no comprenden plenamente todos los posibles efectos secundarios de la edición de genomas humanos. Además, no existe una ley clara que regule estos intentos.
Por eso, grupos de científicos destacados en este campo han comenzado recientemente a pedir directrices éticas para realizar este tipo de modificaciones de las células reproductivas. El temor es que una práctica sin control pueda tener consecuencias desastrosas e imprevistas a largo plazo.
Las directrices piden desalentar firmemente cualquier intento de modificar el genoma de células reproductivas con fines de aplicación clínica en seres humanos, hasta que las implicaciones sociales, ambientales y éticas de tales operaciones se debatan ampliamente entre organizaciones científicas y gubernamentales.
No cabe duda de que la apasionante y revolucionaria tecnología CRISPR, guiada por normas cuidadosamente redactadas y ampliamente aceptadas, contribuirá al bienestar de la humanidad.
Este artículo se publica en colaboración con The Conversation. La publicación no implica que el Foro Económico Mundial respalde las opiniones expresadas.
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Autor: Shouguang Jin es profesor de Genética Molecular y Microbiología en la Universidad de Florida.
Imagen: El material genético humano se almacena en un laboratorio de Múnich. REUTERS/Michael Dalder.
