Cortar y pegar genes: una nueva técnica que entusiasma e inquieta

Mini cerdos que pesan seis veces menos que los normales, otros supermusculosos, monos, cabras, mariposas, ratones de laboratorio y perros con caracteres introducidos en el laboratorio integran, entre otros, animales manipulados genéticamente obtenidos mediante una nueva técnica de edición genómica que promete revolucionar todo lo conocido y que también puede utilizarse para modificar plantas.

Descubierta hace apenas tres años, provocó un aluvión de experimentos y publicaciones en todo el mundo, y su uso se expandió como un reguero de pólvora gracias a que es más económica, rápida, versátil y sencilla que sus predecesoras. Tiene un nombre largo y complicado, pero los científicos la llaman Crispr-Cas9.

Jennifer Doudna, joven investigadora del Howard Hughes Medical Institute, lo llama "un tsunami". Doudna y Emanuelle Charpentier, del Instituto Max Planck de Biología de la Infección, de Berlín, tuvieron una participación protagónica en este hallazgo.

"Normalmente, transcurren años hasta que una nueva herramienta molecular se instala -escribe Doudna en la edición del 22 de diciembre pasado en Nature-. Sin embargo, antes de fines de 2012, apenas unos meses después de que mis colegas y yo hubiéramos publicado nuestro estudio inicial, por lo menos seis trabajos que describían diferentes usos de Crispr-Cas9 habían sido enviados para su publicación. A principios de 2013, varios papers, incluyendo algunos que describían cómo esta tecnología podía ser utilizada para «editar» los genomas de células germinales humanas y para alterar un organismo entero (el pez cebra), eran una señal temprana del tsunami que se avecinaba. Hacia fines de 2014, [la técnica] ya se usaba para, entre otras cosas, aumentar la resistencia del trigo a pestes (...) y para corregir una mutación en ratones adultos que en humanos causa la tirosinemia [un error del metabolismo que conduce a alteraciones hepáticas y renales, además de retardo mental]."

Pero junto con el entusiasmo por sus posibles aplicaciones para prevenir enfermedades hereditarias o "mejorar" animales de consumo, surgió la preocupación de que su uso en embriones o células germinales humanos permita introducir rasgos que pasen de generación en generación y lleguen a alterar la naturaleza misma de nuestra especie.

Elegida como el avance científico del año por la revista Science, investigadores convocados por la Academia de Ciencias y el Instituto de Medicina de Estados Unidos, la Royal Society y la Academia de Ciencias China se reunieron entre el 1° y el 3 de diciembre en Washington para analizar los dilemas éticos que plantea y establecer guías de uso en humanos.

La declaración final del encuentro no condenó esos experimentos, pero advirtió que restan una cantidad de problemas por resolver antes de que sea prudente emplearla en aplicaciones clínicas.

Procesador genómico

"Este es un ejemplo de cómo la investigación básica y aplicada se nutren mutuamente -explica Marcelo Rubinstein, investigador del Instituto de Genética y Biología Molecular (Ingebi), del Conicet, y profesor de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA-. Científicos de una empresa láctea francesa estaban interesados en estudiar cómo evitar que las bacterias lácticas utilizadas en la fabricación de yogur no se murieran por virus (bacteriófagos, o "fagos", a secas), lo que a veces obligaba a tirar hectolitros de producto. Descubrieron que había bacterias que tenían mecanismos naturales de inmunidad: cortaban una partecita del genoma viral y lo metían en su propio genoma, de manera que las «hijas» nacían con inmunidad contra esos virus. Los neutralizaban identificando una zona particular del genoma y cortando el ADN con una enzima. Después, se dieron cuenta de que podían trasladar a otros grupos ese mecanismo."

Según Doudna, Crispr-Cas9 puede usarse para replicar la base genética de enfermedades humanas en modelos de laboratorio, abriendo la puerta a un conocimiento sin precedente de desórdenes previamente enigmáticos. También hace más fácil corregir defectos genéticos en animales adultos y en tejidos de cultivo producido a partir de células madre, estrategias que eventualmente pemitirían tratar o curar enfermedades.

Las instrucciones para fabricar un organismo son como un largo texto en código almacenado en su ADN. La humanidad viene modificándolo desde hace mucho con distintas técnicas, como hacer cruces o seleccionar las mutaciones que se producen al azar. Lo singular del hallazgo de Doudna y Charpentier es que permite intervenir a la manera de un procesador de texto, como si tomáramos una oración, la cortáramos y volviéramos a deletrearla con las letras correctas.

La técnica Crispr-Cas9 tiene dos componentes: una enzima (Cas9) que corta el ADN como si fuera una tijera molecular, y una guía de ARN sintético [el ácido nucleico que actúa como mensajero de la información genética para la síntesis de proteínas] que le dice a la enzima exactamente dónde cortar.

Aunque resulta efectivo, este proceso no es perfecto. Puede cortar demasiado ADN y alterar otros genes importantes, pero investigadores del Broad Institute, del MIT y Harvard creen haber resuelto el problema moficando la estructura molecular de la enzima y reduciendo el riesgo de cortes fuera de registro.

Los investigadores que la emplean están maravillados por su versatilidad y rapidez.

"Antes, en el mejor de los casos se necesitaban entre ocho meses y un año, además de mucha expertise en técnicas que eran muy engorrosas -cuenta Manuel Muñoz, investigador de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA (FCEN) y del Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias del Conicet (Ifibyne)-. Para que te hagas una idea: el año pasado estuve haciendo una pasantía en Italia. Cuando llegué, no sabía qué era Crispr. De no conocerlo a haberlo aplicado pasaron cuatro meses. Además, se puede hacer en un laboratorio de recursos relativamente bajos."

"Es una técnica que cambia la manera de trabajar, vuelve más sencillos proyectos complicados, y hace posibles proyectos imposibles -dice Rubinstein, que diseña ratones transgénicos para investigación-. Fuera de eso, está todo el imaginario de ciencia ficción. Por ejemplo, se está exagerando su facilidad: no es tan fácil. Desde que se hace incorporación de genes y transgenes en embriones, hace 30 años, ya existían esos miedos de cambiar la especie humana. Esto permite ser mucho más preciso cuando se interviene."

Especulación y fantasía

Aunque los científicos manipulan genomas desde hace décadas, hay quienes piensan que esta novedad convertirá el libro de la vida de humanos, plantas y animales en poco más que bocetos, copias preliminares que podrán "mejorarse" en el laboratorio. Otros, sin embargo, advierten que hay muchas especulaciones sin sustento. Como cuando se afirma que de aquí en más se podrá diseñar el bebé perfecto.

"Pensar que podremos hacer personas más inteligentes es una tontería -subraya Rubinstein-. La inteligencia no depende de uno, sino de varios miles de genes. Uno podría proponerse hacer que un bebé fuera más alto o elegir el color de ojos... Técnicamente es posible (de hecho, ya se puede hacer con métodos «clásicos»), pero los costos son enormes y desde el punto de vista ético, es inaceptable. La gran diferencia de Crispr es que uno puede dirigir el sitio de inserción del gen e introducir pequeños cambios para que funcione mejor o peor. A la genética molecular del ratón le cambió la vida porque bajaron los costos, los tiempos, los riesgos... Lo puede usar prácticamente cualquier laboratorio. En realidad, esto acelera una revolución que ya estaba en marcha. El mundo de la ingeniería genética no tiene techo. Da mucho para la especulación y la fantasía, pero tenemos que ser cautos: ocurre como con la clonación, la mayoría de los individuos que vas generando no te sirven. No va a ser fácil aplicarla en humanos. Habrá que regularla."

Por su parte, Alberto Kornblihtt, director del Ifibyne, International Research Scholar del Howard Hughes Medical Institute y miembro del Comité de Ética en la Ciencia y la Tecnología de la revista Science, afirma que si bien es una técnica muy poderosa, no está de acuerdo en la tangibilidad de las gametas o embriones con fines de "mejoramiento" (enhancement).

"Está bien efectuar terapia génica en un bebe ya nacido o incluso en uno en gestación -subraya-, pero no en la la línea germinal. Es suficiente la variabilidad que introduce la selección natural."

La propia Jennifer Doudna lo puso en blanco sobre negro: "Por lo menos, hay algo claro. Todavía no sabemos lo suficiente sobre las capacidades y límites de la nueva tecnología, especialmente cuando se trata de crear mutaciones heredables".

Conforme a los criterios de

Conocé más