El siglo XXI ha visto muchos avances científicos importantes. Uno de los más significativos es la secuenciación del genoma humano (2003). Esto ha aportado un conocimiento sin precedentes sobre nuestra biología y ha abierto nuevas vías de investigación en la medicina personalizada y la biotecnología.
La secuenciación del genoma humano proporcionó un mapa detallado del código genético humano, lo que permitió a los científicos entender mejor cómo los genes influyen en la salud y la enfermedad.
La edición genética con CRISPR ha permitido a los científicos usar este conocimiento para modificar el código genético de organismos vivos de forma precisa y dirigida. Esto ha permitido a los científicos utilizar la edición genética para corregir mutaciones que causan enfermedades genéticas, desarrollar nuevas plantas y animales con características específicas y explorar otras aplicaciones.
En este contexto el libro de Una grieta en la creación: CRISPR, la edición génica y el increíble poder de controlar la evolución de Jennifer Doudna y Samuel Sternberg es la referencia. Doudna y Sternberg explican cómo la edición genómica con CRISPR (acrónimo de Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) ha revolucionado la capacidad de los científicos para editar el genoma de organismos vivos, lo que permite la creación de plantas, animales y microorganismos con características específicas y modificadas. Con implicaciones significativas para la medicina, la biotecnología y la comprensión de la vida
Qué creencias y/o teorías desafía el libro «Una grieta en la creación”?
Una grieta en la creación desafía varias creencias y teorías existentes, incluyendo:
- La idea de que la edición genómica es compleja y difícil: Muestra cómo la edición genómica con CRISPR es relativamente fácil y accesible, lo que abre la puerta a una amplia gama de aplicaciones.
- La idea de que la edición genómica es insegura: Explica cómo la edición genómica con CRISPR puede ser realizada con una alta precisión y con un riesgo bajo de efectos secundarios o mutaciones indeseadas.
¿Por qué es importante leerlo ahora?
Una grieta en la creación es un libro importante leer ahora debido a la rapidez con la que la edición genómica con CRISPR está avanzando y la necesidad de entender sus implicaciones para la sociedad.
Como la tecnología se desarrolla rápidamente, es importante tener un entendimiento actualizado de sus potenciales usos y abusos, y los autores brindan una visión detallada y bien argumentada de estas consideraciones.
Además, el libro se centra en los aspectos éticos y sociales de la edición genómica con CRISPR, lo que ayuda a generar un debate público constructivo sobre la mejor manera de usar esta tecnología de forma responsable y beneficiosa para la humanidad.
Principales ideas de Una grieta en la creación
- Las modificaciones genéticas pueden ocurrir de forma natural.
- Las modificaciones deliberadas del ADN no eran prácticas hasta que se hacía un nuevo descubrimiento genético.
- La investigación sobre CRISPR allanó el camino hacia el descubrimiento de una máquina cortadora de ADN.
- Utilizando CRISPR, el autor descubrió un método sencillo y económico para la edición de genes, lo que inspiró más investigaciones.
- La edición genética tiene varias aplicaciones prácticas sólo en la agricultura.
- La edición de genes CRISPR también podría abrir un nuevo mundo de posibilidades médicas.
- La edición de genes plantea cuestiones éticas y requiere un debate cuidadoso.
- El futuro de la edición de genes depende de una serie de consideraciones.
Las modificaciones genéticas pueden ocurrir de forma natural.
Durante miles de millones de años, la vida en la Tierra ha evolucionado a través de variaciones genéticas aleatorias, convirtiéndose en una ornamentada muestra de diversidad biológica. Este proceso se ha comprendido durante mucho tiempo a través de los principios darwinianos de la evolución, pero hoy en día, los científicos están dando vuelta las teorías convencionales de la evolución.
De hecho, estamos amaneciendo en una nueva era de dominio biológico, y el autor es un actor clave en este proceso; Hizo una contribución decisiva a la investigación que permitió la modificación racional e intencional del código genético, sin necesidad de evolución.
Lo primero que hay que entender es que modificar el código genético no es tan antinatural como podría parecer, y que se producen casos de “edición genética” natural. Por ejemplo, en 2013, los científicos de los Institutos Nacionales de Salud (NIH) quedaron perplejos ante uno de sus pacientes: Kim padecía una oscura enfermedad hereditaria llamada síndrome WHIM. WHIM es un trastorno de inmunodeficiencia doloroso y potencialmente letal provocado por un único «error de ortografía» en el ADN humano.
A Kim le diagnosticaron WHIM en la década de 1960, pero cuando los científicos la observaron nuevamente en 2013, milagrosamente ya no tenía síntomas. Cuando los investigadores observaron más de cerca las células sanguíneas de Kim, descubrieron que en uno de sus cromosomas faltaban unos increíbles 35 millones de letras en su código de ADN y que el resto de su ADN también estaba en completo desorden.
Su única conclusión fue que una célula del cuerpo de Kim había sufrido un evento catastrófico conocido como cromotripsis , en el que un cromosoma explota repentinamente, reorganizando los genes que contiene. La cadena de acontecimientos provocada por esta interrupción borró el error ortográfico en el código genético de Kim que estaba causando su enfermedad y resultó en la disminución total de sus síntomas.
En otras palabras, la naturaleza “editó” espontáneamente y sin querer el genoma de Kim para gran beneficio de su salud. Pero ¿qué pasaría si tales ediciones no dependieran de casualidades improbables o de los caprichos de la naturaleza? ¿Qué pasaría si la ciencia pudiera revertir los efectos, a menudo devastadores, de los errores ortográficos genéticos y corregirlos para curar los trastornos genéticos?
Bueno, estas preguntas han sido el tema de una línea de investigación científica de larga data sobre la cual aprenderá todo en el próximo apartado.
Las modificaciones deliberadas del ADN no eran prácticas hasta que se hacía un nuevo descubrimiento genético.
Antes de sumergirnos de lleno en los detalles biológicos de la edición de genes, es útil hacer un breve resumen del lenguaje científico involucrado. Primero, está el genoma , que se refiere al conjunto completo de información genética contenida dentro de nuestras células. El genoma determina nuestras características físicas como la altura, el color de la piel e incluso la susceptibilidad a las enfermedades.
El genoma en sí está formado por ácido desoxirribonucleico, más comúnmente conocido como ADN , una molécula que consta de cuatro grupos químicos: adenina o A ; guanina , o G ; citosina , o C, y timina , o T. En este sentido, A, G, C y T son las cuatro letras del lenguaje genético.
A partir de ahí, el genoma humano se divide en paquetes de ADN llamados cromosomas . Estos cromosomas contienen grupos más pequeños llamados genes , que son regiones del ADN responsables de funciones corporales específicas.
Ahora que hemos dejado de lado esa lección de biología, volvamos a la edición de genes y a la larga búsqueda de una manera de modificar el código genético. Todo este proceso comenzó cuando los científicos observaron que los virus podían insertar su ADN en las células. Aún más increíble es que los virus pueden tejer su genoma en un cromosoma bacteriano.
A partir de esta observación básica, la edición genética logró su primer avance en la década de 1980; Los investigadores Mario Capecchi y Oliver Smithies lograron sobrescribir genes defectuosos con genes sanos mediante un proceso conocido como recombinación homóloga . Lamentablemente, la técnica no tenía viabilidad terapéutica, ya que sólo tuvo éxito en uno de cada 100 intentos.
Durante las décadas de 1990 y 2000, se iniciaron otras técnicas, pero todas ellas estaban plagadas de extrema complejidad e impracticabilidad en la aplicación clínica.
Es decir, hasta que los investigadores notaron una región de ADN bacteriano que denominaron CRISPR, o repeticiones palindrómicas cortas agrupadas regularmente espaciadas . En términos sencillos, esto significa que el ADN se repetía exactamente en ciertos intervalos. Este descubrimiento condujo al desarrollo de una técnica que es lo suficientemente simple y efectiva como para ser utilizada en el mundo real.
La investigación sobre CRISPR allanó el camino hacia el descubrimiento de una máquina cortadora de ADN.
Ahora ya sabes que las CRISPR son la clave para una edición genética sencilla y eficaz, pero ¿qué son exactamente?
En pocas palabras, son regiones de ADN bacteriano caracterizadas por repeticiones exactas de secuencias genéticas. Entre estas repeticiones hay líneas de ADN de tamaño similar conocidas como secuencias espaciadoras.
Los CRISPR son bastante comunes en el ADN de las bacterias y, curiosamente, cuando peculiaridades genéticas como ésta aparecen con tanta frecuencia, suele ser porque la naturaleza tiene una función importante para ellas. A mediados de la década de 2000, los científicos estuvieron más cerca de descubrir cuál es exactamente esta función cuando notaron que las secuencias espaciadoras dentro de CRISPR coinciden perfectamente con el ADN de los virus bacterianos.
Muy pronto, se dieron cuenta de que el ADN CRISPR es fundamental para el sistema inmunológico bacteriano responsable de combatir los virus.
En las bacterias, los CRISPR funcionan como “tarjetas de vacunación” moleculares al almacenar recuerdos de virus pasados como secuencias espaciadoras en el ADN CRISPR. Al hacerlo, permiten a las bacterias reconocer y destruir virus durante futuras infecciones.
Para ello, las CRISPR se basan en tres componentes esenciales para cortar el ADN del virus. Primero están los genes asociados a CRISPR, o CAS. Estos genes residen en las regiones adyacentes al ADN CRISPR. El más importante de ellos es el gen Cas9, que codifica una proteína especial que corta e inhabilita el ADN invasor.
En segundo lugar está el ARN CRISPR. En términos generales, el ARN, o ácido ribonucleico, es primo del ADN. Se produce a partir de ADN simplemente cambiando la letra T de timina por la U de uracilo. El ARN CRISPR es esencialmente un mensajero dentro de las células que guía la proteína Cas9 al lugar donde se necesita un corte.
Y finalmente, tracrRNA desempeña el papel de asistente, ayudando a activar el proceso de corte.
Una vez realizados todos estos hallazgos, los investigadores formularon la siguiente pregunta lógica: si las CRISPR ayudan a las bacterias a cortar el ADN viral, ¿podrían usarse en un laboratorio para apuntar y unir otro ADN?
Utilizando CRISPR, el autor descubrió un método sencillo y económico para la edición de genes, lo que inspiró más investigaciones.
Ahora ya conoce la máquina cortadora CRISPR, pero hay muchos conceptos y términos técnicos que asimilar. Así que, hagamos un resumen rápido:
Dado un fragmento de ADN CRISPR, el ARN CRISPR asociado con esta secuencia genética puede guiar la proteína de corte producida por el gen Cas9 a una ubicación en el ADN extraño. Esta ubicación sería aquella que coincida exactamente con una de las secuencias espaciadoras en el ADN CRISPR original. Luego, esta proteína Cas9 corta la pieza correspondiente y, una vez realizado su trabajo, es guiada por su ARN guía.
A partir de ahí, a través de las funciones de reparación naturales del cuerpo, ese trozo de ADN cortado comienza a intentar repararse a sí mismo. Pero antes de que eso suceda, los científicos tienen una breve ventana durante la cual pueden insertar un fragmento diferente de ADN en el espacio. De esta manera, las CRISPR se pueden utilizar como herramienta de edición de genes y el autor fue el primero en demostrar cómo.
En un artículo innovador de 2012 del que fue coautora con Emmanuelle Charpentier y publicado en la revista Science , la autora demostró cómo el método de edición de genes CRISPR podría aplicarse con este fin.
En el artículo, la pareja cortó el ADN de las medusas en lugares específicos y deliberados. Este acto por sí solo supuso un gran avance en el campo, pero lo que hizo que el método CRISPR fuera aún más increíble fue que era notablemente barato y fácil de usar.
Como resultado, rápidamente despertó entusiasmo en la comunidad científica y pronto llegó a inspirar más investigaciones. Por ejemplo, en 2013, el profesor de Harvard Kiran Musunuru aplicó el método al ADN de pacientes que padecían anemia falciforme, una enfermedad que dificulta que los glóbulos rojos transporten oxígeno por el cuerpo.
La enfermedad es causada por una mutación de una sola letra en el gen de la beta-globina y, aplicando el método CRISPR, Musunuru pudo corregir el error ortográfico en su laboratorio.
Naturalmente, esa capacidad de jugar a ser Dios tenía el potencial de transformar la medicina y, en un instante, CRISPR se convirtió en la herramienta más valiosa disponible en la investigación genética.
La edición genética tiene varias aplicaciones prácticas sólo en la agricultura.
El método de edición de genes CRISPR abrió un nuevo mundo de oportunidades; después de todo, la perspectiva de controlar el genoma humano rompió todos los límites a la imaginación humana en la ingeniería genética.
¿Podrían ahora los científicos simplemente crear mamuts lanudos o unicornios?
Bueno, por sorprendente que parezca, estas ideas cruzan por la mente de destacados pensadores genéticos, pero es evidente que hay aplicaciones más prácticas para el proceso. Uno de ellos es la agricultura, donde estas herramientas de edición genética podrían utilizarse para generar mayores rendimientos, cultivos más resilientes y alimentos más saludables.
Por ejemplo, CRISPR podría rescatar a la industria de los cítricos de una enfermedad bacteriana de las plantas conocida como huanglongbing, o enfermedad del dragón amarillo cuando se traduce del chino. Esta infección ha diezmado las plantaciones en Asia y ahora amenaza los huertos de Florida y California.
CRISPR podría incluso mejorar la comida para nosotros. Los seres humanos producen y consumen millones de toneladas de aceite de soja cada año, pero este aceite contiene niveles nocivos para la salud de grasas trans, que se han relacionado con niveles elevados de colesterol y enfermedades cardíacas. Mediante el uso de CRISPR, la genética de la soja podría alterarse para reducir los ácidos grasos nocivos para la salud presentes en este omnipresente alimento.
Y no tiene por qué limitarse a las plantas; También hay muchas formas en que se podría aplicar la edición de genes al ganado. Investigadores canadienses ya han producido lo que llaman «Enviropig», una cerda genéticamente modificada que contiene un gen de la bacteria E. coli para mejorar su digestión, lo que resulta en una reducción del 75 por ciento en el contenido de fósforo de su estiércol.
Este es un avance significativo, ya que el estiércol cargado de fósforo a menudo llega a arroyos y ríos, generando floraciones de algas que matan la vida acuática. Las vacas podrían ser otra posible aplicación de dicha manipulación genética. A las vacas a menudo se les quitan los cuernos, lo que causa gran dolor y estrés al animal, pero este trauma podría evitarse simplemente diseñando una vaca a la que nunca le crezcan cuernos.
La edición de genes CRISPR también podría abrir un nuevo mundo de posibilidades médicas.
¿Sabías que hay más de 7.000 enfermedades genéticas humanas causadas por la mutación de un solo gen cada una?
Es una estadística impactante, pero afortunadamente, las CRISPR se pueden utilizar para identificar curas para muchas de estas dolencias. De hecho, ahora que la ciencia tiene a su alcance una herramienta de edición genética barata y fácil de usar, pronto podríamos ver el surgimiento de terapias genéticas precisas que marcarán el comienzo de una nueva era de la medicina.
Tomemos como ejemplo el VIH, el virus de la inmunodeficiencia humana . La mayoría de la gente es consciente de que esta enfermedad de transmisión sexual afecta a millones de personas en todo el mundo. Sin embargo, quizás no sepas que hay algunas personas afortunadas que tienen una resistencia natural al VIH. Esta resistencia es el resultado de una mutación en el gen CCR5, que codifica una proteína específica.
Las investigaciones actuales indican firmemente que, utilizando CRISPR para editar el gen CCR5 en sujetos no resistentes, podría ser posible prevenir la infección por VIH en primer lugar.
O considere la fatal enfermedad degenerativa muscular conocida como distrofia muscular de Duchenne o DMD. La DMD es una enfermedad genética heredada por uno de cada 3.600 bebés varones. Quienes padecen este trastorno experimentan una grave degeneración muscular y, a menudo, acaban en una silla de ruedas a los diez años. Esta enfermedad también es causada por la mutación de un solo gen; en este caso, el llamado gen DMD. Estudios recientes realizados en ratones indican nuevamente que CRISPR podría ayudar a encontrar una cura.
Y, por último, la investigación sobre el cáncer podría dar un salto adelante gracias a las oportunidades que abre la edición genética CRISPR. Después de todo, el cáncer es causado por mutaciones en el ADN, algunas de las cuales se heredan y otras se adquieren a través de hábitos, como fumar. Al eliminar tales mutaciones, CRISPR podría ofrecer nuevos tratamientos o incluso prevenir el cáncer por completo.
Por tanto, está claro que la edición genética tiene mucho que ofrecer. Pero tener el control total de nuestros genes y, por tanto, de la evolución, no es una cuestión sencilla. Este avance también conlleva amplios riesgos, que exploraremos en el próximo apartado.
La edición de genes plantea cuestiones éticas y requiere un debate cuidadoso.
En 2014, apenas dos años después de que la autora y su colega hicieran su descubrimiento revolucionario, el entusiasmo público por CRISPR iba en aumento. Casi al mismo tiempo, un emprendedor prometedor se acercó al coautor, Samuel Sternberg, que entonces era estudiante de doctorado del autor, con una oferta: ¿le gustaría unirse a una nueva empresa que ofrecería a las parejas la primera tecnología «CRISPR»? bebé.»
Sternberg rechazó la propuesta, pero de todos modos planteó serias dudas. ¿Se había vuelto demasiado fácil y accesible la edición de genes? ¿Qué cuestiones éticas estaban en juego con el desarrollo de esta tecnología?
Sin duda, la edición de genes mediante CRISPR puede hacer mucho bien al prevenir enfermedades genéticas. Pero ¿qué pasa con ofrecer “bebés de diseño”? ¿Cuáles son las dimensiones éticas del uso de la edición genética para elegir el sexo de un bebé o implantar genes asociados con características deseables como músculos más grandes?
Naturalmente, al autor le preocupaba que se abusara de CRISPR. De hecho, su miedo se volvió tan fuerte que tuvo un sueño en el que conocía a Adolf Hitler, quien le preguntaba sobre los detalles de CRISPR y le hizo pensar en lo que habría pasado si este maníaco genocida hubiera usado su descubrimiento para crear meticulosamente un gen genéticamente modificado. raza aria filtrada.
En resumidas cuentas, hay muchas cuestiones difíciles de abordar como éstas, y la única solución es un debate abierto sobre la edición genética. Ese era el objetivo del autor y de varios otros expertos en el campo cuando publicaron un libro blanco en 2015, que discutía las implicaciones éticas de la edición genética para la comunidad científica y la sociedad en general.
Más específicamente, el artículo se centró en la edición de genes en la línea germinal humana , que se refiere a las células que transmiten información genética durante la reproducción. El documento insta a la comunidad científica a retrasar esta línea de investigación hasta que pueda tener lugar una discusión exhaustiva sobre los dilemas sociales, éticos y filosóficos involucrados.
En resumen, la decisión sobre cómo utilizar CRISPR debe ser tomada por la sociedad en general, y para tomar esa decisión, primero es necesario educar a la gente sobre el tema.
El futuro de la edición de genes depende de una serie de consideraciones.
Por lo tanto, hay mucho que pensar antes de que avance la edición genética y, por el momento, hay algunas opiniones contradictorias. Por ejemplo, mientras que los Institutos Nacionales de Salud, de acuerdo con las directivas de la administración de Barack Obama, pidieron la suspensión de todas las investigaciones que implicaran la edición genética de embriones humanos, otros han argumentado que tales investigaciones deberían llevarse a cabo de manera agresiva.
Es un terreno complicado, pero para el autor, hay tres temas generales a considerar antes de tomar cualquier decisión sobre si se debe llevar a cabo la edición de genes humanos: seguridad, ética y regulación .
Respecto al primero, la seguridad, el autor cree que, tarde o temprano, la edición de la línea germinal será lo suficientemente segura para su uso clínico. Después de todo, el cuerpo humano experimenta alrededor de 1 millón de mutaciones genéticas naturales cada segundo, e incluso si CRISPR produjera mutaciones no deseadas y al mismo tiempo eliminara genes que causan enfermedades, los beneficios generales probablemente superarían los peligros.
Luego está la dimensión ética. Esto es importante porque si tenemos las herramientas para corregir de forma segura las mutaciones que causan enfermedades, habrá un fuerte argumento para utilizarlas. Sin embargo, existe una delgada y potencialmente peligrosa línea entre mejorar la salud de las personas y crear mejoras genéticas en aspectos como la inteligencia, el atletismo o la belleza.
Si nos dirigimos hacia este último enfoque, los ricos podrían beneficiarse más de la edición de la línea germinal, algo que sólo ellos podrán permitirse.
Dicho esto, tales objeciones legítimas no deberían conducir a una prohibición general de la edición de la línea germinal.
Por último, hay que hacer consideraciones regulatorias. Dado que los gobiernos tienen la tarea de representar a sus sociedades, deben desempeñar un papel en la supervisión de los métodos utilizados para modificar la línea germinal humana. Idealmente, debería haber incluso un consenso global sobre cómo se redacta y aplica dicha política.
Por suerte, ya se están dando pasos en esta dirección. Un ejemplo es la Cumbre Internacional sobre Edición de Genes Humanos de 2015, un evento al que asistieron políticos y científicos por igual. Sin duda, este tipo de eventos se volverán más comunes en el futuro, creando el espacio necesario para que se desarrollen estas importantes conversaciones.