El “Corta i Pega” genètic

Va ser la tècnica per la qual Emmanuelle Fuster, francesa, i Jennifer Doudna, nord-americà, van rebre aquest any el premi Princesa d’Astúries d’Investigació, i ara la revista Science l’eleva al número u de la llista dels descobriments científics de l’any. No és per a menys, l’eina anomenada CRISPR-CAS9, comunament coneguda com el talla i enganxa genètic, està enamorant a investigadors de tot el món per la seva plasticitat, facilitat d’ús i baix cost. Per això i perquè gràcies a aquest procediment ara estan més a prop curar malalties per a les quals no hi ha teràpies o, fins i tot, prevenir-les en un individu i en les següents generacions, cosa per a la que ja hi ha recels ètics perquè això implica actuar sobre l’embrió, per modificar el seu ADN. Però la seva aplicació no es limita a la salut sinó que també tindrà impacte en el consum i en la producció d’aliments.

Encara que hauríem de remuntar-nos a l’origen per explicar aquesta tècnica i altres que la van precedir, en aquest cas anem a començar pel final que és l’ara i part del que molts científics s’atreveixen a predir del que es podrà fer amb ella al futur. “Aquestes noves eines ens permeten fer una cosa que ni tan sols havíem somiat: Podem reproduir una mutació (causant d’una malaltia) de José Ramírez, per posar un exemple, en un ratolí. És a dir, podem tenir ratolins avatars d’un pacient i estudiar amb ells què passa amb aquesta variació genètica i com tractar-la en aquesta persona en concret“, explica Lluís Montoliu, del Centre Nacional de Biotecnologia (CNB) del Consell Superior d’Investigacions Científiques (CSIC), el laboratori va ser el primer a Espanya a utilitzar la CRISPR -Cas9.

Si en algun camp està impactant aquesta tecnologia és en el de les malalties rares, assenyala. “Perquè hi ha molt pocs pacients i moltes patologies que solen estar generades per mutacions en un o en diversos gens. Abans es necessitava molt temps per estudiar només una de les variacions del genoma responsables d’aquestes malalties però ara, en poques setmanes, es pot reproduir la mutació en un ratolí i veure què passa “. L’àrea on ell aplica aquesta eina és en el camp de les malalties hipopigmentarias (albinisme) i en les alteracions visuals associades a aquest trastorn. No obstant això, recorda el principi de cautela a l’hora de transmetre aquesta informació. “Encara no estem en el tractament de pacients, però aquesta tècnica ho apropa molt més”, afirma Montoliu. aplicacions

GRÀCIA PABLOS

La CRISPR-CAS9 s’inspira en el sistema defensiu d’alguns bacteris enfront de l’atac d’altres patògens. Aquestes tenen unes enzims que diferencia entre el material genètic del bacteri i del virus i destrueixen aquest últim. Així, la tècnica que ara destaca Science ha transformat la maquinària natural d’aquests bacteris en una eina programable que pot tallar qualsevol segment de l’ADN i substituir-ho, normalment es busca un tros amb una mutació que altera el funcionament d’un gen el que acaba produint una malaltia. Mitjançant el talla i enganxa aquesta eina, a manera d’un processador de text, busca l’error i el corregeix.

En el camp de les malalties de la sang produïdes per una mutació genètica està centrat José Carlos Segòvia, Centre d’Investigacions Energètiques, Mediambientals i Tecnològiques (CIEMAT). “Estem aplicant la CRISPR-CAS9 en una deficiència, una anèmia hemolítica crònica per dèficit d’piruvat quinasa eritrocitària”. En l’origen d’aquesta malaltia està una mutació pel que estan intentant, amb aquesta tecnologia, corregir aquesta alteració i amb ella la malaltia que provoca que, en els pacients més greus, comporta la necessitat de rebre una transfusió cada dos o tres setmanes. Fa poc més de tres anys que Doudna i Fuster van publicar a Science la primera evidència que la CRISPR-CAS9 era capaç d’editar l’ADN humà. En aquest temps, han estat molts els laboratoris que s’han llançat a reproduir aquests experiments i a donar noves modificacions sobre la tècnica per millorar-la. D’aquesta manera, si el 2012 es van publicar 126 estudis on s’empraven aquesta eina, el 2013 van ascendir a 281 per passar a 601 l’any següent i tancar aquest 2015 (fins al dia d’avui) amb 1.238 investigacions.

Les bioquímiques Emmanuelle Fuster (i) i Jennifer Doudna (d). EFE

La reducció abismal del seu cost ha contribuït a aquesta festa de publicacions. “Les primeres eines que servien per actuar sobre el genoma, les meganucleasas, eren el resultat de quatre o cinc anys de treball en el laboratori, el seu cost -fent un càlcul grosero- podria ser d’uns 6.000 euros. Després, es van comercialitzar les Zinc finger nucleases [una altra tècnica d’edició], que es van començar a vendre per 30.000 euros. al cap de poc, van sortir les talin que van reduir el cost a 10.000 euros i el procés de desenvolupament durava entre tres i quatre mesos. Ara, amb la CRISPR, en dues o tres setmanes i per un preu de 20 o 30 euros, la pots dissenyar en un laboratori normalet “, explica Francisco Martín, investigador principal en el Centre de Genòmica i Investigació Oncològica (GENYO) de Pfizer, la Universitat de Granada i la Junta de Andalucía.

Entre els grups interessats, que han adoptat amb més celeritat aquesta tecnologia són aquells que ja feien teràpia genètica però d’una altra manera: empraven virus, com si fossin taxis, per portar el gen que volien introduir en l’ADN. Aquesta tècnica clàssica, que va generar problemes de seguretat a l’inici de la seva ocupació (provocar càncer en alguns dels pacients), ha anat evolucionant en seguretat i ara és capaç de tractar algunes patologies. No obstant això, el seu principal problema és que la partícula viral s’insereix en qualsevol part del genoma i no es pot assegurar que no vagi a donar problemes en el futur o que el seu resultat perduri en el temps.

La teràpia gènica clàssica en humans no aconsegueix integrar els gens escollits a la regió homòloga de l’hèlix d’ADN de les cèl·lules adultes que no es divideixen pel que, amb el temps, va perdent força. “Això s’ha vist en pacients que han estat tractats per algun tipus de ceguesa. La teràpia funciona al principi però després va perdent eficàcia”, explica Juan Carlos Izpisúa, un dels investigadors que, des del seu laboratori a La Jolla, Califòrnia, també està treballant amb la nova tecnologia d’edició genètica que, com apunten tots els investigadors consultats per EL MÓN, pot suposar un avanç sobre l’anterior si prova seguretat, que tot sembla indicar que així va a ser.

Como explica Segòvia, “tots els que treballem en teràpia gènica pensàvem que el nostre futur era el que ara porten les tècniques d’edició, és a dir, manipular les mutacions del pacient i convertir el gen malalt en sa. Veure això més a prop ens dóna una il·lusió que aquest objectiu sembla que va a arribar “.

Per la seva banda, el grup de Martín està tractant de millorar la CRISPR-CAS9 per aplicar-la a una mutació genètica que fa que no es produeixi una proteïna que és fonamental per al desenvolupament del sistema immunològic i que també genera deficiència de plaquetes i, per tant , sagnats en la persona amb aquesta variant genètica. “Pretenem reparar la mutació en les cèl·lules mare hematopoètiques” perquè, com explica, “hi ha algunes patologies més ‘tractables’ que altres ja que encara l’eficiència no és molt alta”

Limitacions

Perquè el talla i enganxa genètic és eficient en aquelles cèl·lules que estan en divisió però es resisteix en què no es divideixen, com són les adultes. Aquesta eina “modifica gens, en realitat bases de l’ADN, i les reemplaça, per a això [una molècula] s’ha de pegar a aquest fragment de l’ADN, però això només ho pot fer quan la cèl·lula està en divisió. Ara, el nostre equip i molts altres en el món estan fent modificacions de la tècnica per veure si amb elles aconsegueix tallar i enganxar els gens en una cèl·lula que no s’està dividint “, explica Izpisúa.

No obstant això, tant el seu grup com la resta estan en aquest camí. De fet, l’equip liderat Izpisúa ha aconseguit una millora, encara no publicada, per editar cèl·lules de la retina de rates cegues que han pogut recuperar la seva visió. Tot i això, “ens portarà temps veure com afecta aquesta tècnica a les regions properes a l’ADN modificat”. I, el següent pas serà demostrar que aquesta modificació de la CRISPR-CAS9 funciona en altres cèl·lules adultes com les musculars, les del cor, ronyó, cervell … “És el que estem intentant aconseguir. Perquè aquest és un dels objectius que es pot aconseguir amb aquesta tecnologia: curar malalties provocades per una mutació genètica, que són moltes “.

El debat dels embrions

Aplicar el talla i enganxa genètic a cèl·lules adultes danyades per una mutació, és un dels objectius que es poden aconseguir amb aquesta tecnologia però un altre és la prevenció. No obstant això, aquesta segona meta és la que més traves ètiques ha despertat perquè comporta la modificació de la línia germinal, és a dir, la CRISPR-CAS9 pot corregir l’ADN d’un òvul, espermatozou o embrió, tal com van demostrar investigadors xinesos la passada primavera. El problema és que ara és molt més fàcil modificar el que més inherent a l’ésser humà i, a més, transmetre-ho de generació en generació. Això, unit al fet que encara no hi ha seguretat al 100% que aquesta eina no generi danys posteriors, ha fet que s’estigui debatent seus èxits, limitacions i arguments bioètics als Estats Units ia Europa.

Juan Carlos Izpisúa està al capdavant de la comissió que debat l’ús d’aquesta tècnica en la línia germinal per prevenir l’aparició de malalties en nens els pares presenten alteracions genètiques. Hi ha diverses més creades dins el marc de l’Acadèmia Nacional de les Ciències dels EUA per tractar de posar els punts sobre les is de tot els relacionat amb l’edició genètica. “De moment, només hi ha hagut una reunió de quatre, encara que va haver una part oberta al públic, una altra va ser tancada per a investigadors, pacients i polítics. Fins ara hem avançat poc perquè ha estat més organitzativa que una altra cosa i queda molt per valorar”.

De moment, fins que no acabin aquestes reunions, no es farà públic el posicionament d’aquestes comissions i de l’Acadèmia de les Ciències, cosa que es preveu que passarà a inicis del proper verano.

Per una altra banda, hi ha una altra comissió que s’està realitzant en paral·lel que analitza els nous procediments d’actuació sobre l’ADN mitocondrial, que és responsable, quan es donen mutacions en ell, de malalties molt greus i hereditàries. Hi ha dos projectes en marxa que han provat que podrien solucionar aquests problemes però que comporten un debat ètic. Un és el proposat pel Regne Unit amb la creació dels anomenats embrions de tres pares i l’altre és l’ocupació d’una eina dissenyada pel grup de Izpisúa que ha demostrat en ratolins que es pot eliminar el gen mutat i substituir-lo per un de sa .

Carlos Simón, director científic de l’IVI i l’empresa IGENOMIX, explica que “els científics estem acostumats a les prohibicions ia més som els que més ens autorregulamos. Crec que cal fer tot això en el marc de la regulació però cal permetre la investigació perquè és la que genera coneixement. Si no ho fem nosaltres, amb una legislació que ho permeti, ho faran altres en països que no regulen aquestes tècniques. no tothom funciona globalment i seran ells els que prenguin el lideratge. Això és el trist “.

Fàrmacs i plantas

A més, i tornant a la CRISPR, aquesta tecnologia permetrà accelerar molt la investigació per al desenvolupament de fàrmacs. En això es troba Marcos Malumbres, investigador del Grup de Divisió Cel·lular i Càncer del Centre Nacional d’Investigacions Oncològiques CNIO. “En càncer, la part més atractiva és aplicar aquesta eina en la validació de dianes terapèutiques. Abans, analitzar una molècula en cèl·lules humanes o en models d’animals portava entre tres i cinc anys. Ara, tenim en marxa un projecte per a l’any que en el qual analitzarem cinc molècules a la vegada en 12 mesos. I això és exponencial, ja que si funciona bé, el següent any ho intentarem amb 10 alhora “.

Però Malumbres insisteix que el que aporta CRISPR al panorama científic és més un salt quantitatiu que qualitatiu. “Jo no parlaria d’una revolució de la biomedicina. És una tecnologia meravellosa però hi ha pocs casos que, a nivell conceptual, no es poguessin fer abans amb les tecnologies prèvies. CRISPR és el resultat d’un treball de 10 o 15 anys i estic segur que en poc temps hi haurà un altre procediment que el superarà “.

Tot el que porti sota el braç aquesta tècnica no impactarà exclusivament en l’àmbit mèdic. Així ho assegura Francisco Juan Martínez Mójica, investigador del laboratori en el Departament de Fisiologia, Genètica i Microbiologia de la Universitat d’Alacant i pare d’aquesta eina a la qual va batejar amb el nom clustered regularly interspaced short palindromic repeats (curtes repeticions palindrómicas espaiades agrupades regularment ) més coneguda per les seves sigles, CRISPR. “Es pot utilitzar en gairebé qualsevol cèl·lula i pot ajustar plantes per fer-les resistents a plagues, a l’estrès provocat per la salinitat, etc., i solucionar el problema de la fam. En animals, es poden crear porcs perquè produeixin més massa muscular, amb fins de consum. És terriblement senzilla d’utilitzar. És increïble”.

Com ‘al·lucinant’ la va definir la pròpia Fuster. Un altre dels pioners en aquesta tecnologia, Feng Zhang, de l’Institut Broad a Cambridge, a Massachusetts, s’ha posat per objectiu els 20.000 gens que es coneixen com a integrants del genoma humà, per seleccionar-los un a un en grups cel·lulars per identificar aquells involucrats amb resistències a fàrmacs per tractar el melanoma. Izpisúa, i altres grups, volen aplicar-la en porcs per poder fer créixer en ells òrgans per a trasplantaments humans. Altres estan provant el seu efecte en pacients amb VIH per bloquejar el receptor d’entrada del virus a la cèl·lula.

En un futur que no sembla llunyà, veurem com grups científics i indústria desenvoluparan blat lliure de fongs, tomàquets que durin en el temps, cacauets lliures d’al·lèrgens, plantacions per a biocombustibles … Com conclou, un article que publica Science, “per bé o per a mal, ara tots vivim en el món CRISPR “.

One response to “El “Corta i Pega” genètic

  1. Retroenllaç: Les 25 històries “TOP” de Ciència de 2015 – biolulianews·

Deixa un comentari

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

Esteu comentant fent servir el compte WordPress.com. Log Out /  Canvia )

Google photo

Esteu comentant fent servir el compte Google. Log Out /  Canvia )

Twitter picture

Esteu comentant fent servir el compte Twitter. Log Out /  Canvia )

Facebook photo

Esteu comentant fent servir el compte Facebook. Log Out /  Canvia )

S'està connectant a %s