Este pez tetra azul cósmico fue genéticamente modificado utilizando la tecnología CRISPR. Imagen por Robert Kamalov.

Abres los ojos y te encuentras en un mundo extraño. Las ovejas vagan con lana verde brillante, alimentas tu basura con bacterias que comen plástico, y cuando el sol se esconde, los árboles brillan en la oscuridad. Si bien esto puede parecer un mundo de una historia de ciencia ficción, avances en la tecnología de edición de genes puede crear tal lugar más cercano a la realidad de lo que se podría pensar.  

¿Qué es la edición de genes?

Todo el ADN  de un organismo es llamado genoma. El genoma contiene todos los genes de un organismo. Un solo organismo puede tener cientos, incluso miles de genes distintos. Cada gen contiene instrucciones específicas sobre como crear características diferentes en el organismo, como el color de las escamas de un pez o la comida que éste puede digerir.

La edición de genes sucede cuando científicos realizan cambios específicos a los genes de un organismo. Los humanos han modificado genes de organismos desde hace mucho tiempo. Sin embargo, ahora existe una nueva tecnología llamada CRISPR, abriendo nuevas posibilidades en el mundo de la edición genética.

¿Qué es CRISPR?

Las secuencias CRISPR son pequeños fragmentos de ADN que se encuentran en bacterias, virus y hongos.

En el mundo microscópico, los organismos se encuentran en constante conflicto. Bacterias, hongos y virus compiten unos con otros para sobrevivir. Debido a esto, la mayoría de las bacterias, hongos y virus tienen sus propias formas de protegerse. En el estudio de cómo lo hacen, científicos descubrieron una parte especial de genoma bacteriano que ayuda a proteger a las bacterias de los virus. Las secuencias CRISPR son estos fragmentos de genes. El nombre CRISPR se refiere a repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas, por sus siglas en inglés. 

Cada virus contiene su propia “huella digital” genética. Cuando una bacteria es atacada por un virus, el sistema bacteriano CRISPR registra ésta. Más tarde, cuando el virus nuevamente ataca a la bacteria, ella compara la “huella digital” del virus con las de su memoria. Si alguna coincide, la bacteria produce proteínas asociadas a CRISPR (Cas) especiales. Estas proteínas buscan y destruyen ese virus específico cortándolo en trozos. Los científicos han encontrado una forma de copiar esta actividad bacteriana para el diseño de nuevas herramientas de edición de genes.

Conoce más acerca de CRISPR en acción en nuestro video, Ciencia del CRISPR: ADN, RNA y Edición de genes.

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¿Qué hace CRISPR?

Los humanos han modificado los genomas desde hace mucho tiempo. El método más común para el mejoramiento genético de un genoma solía ser la crianza en serie. Imagen de Ellen Levy Finch.

CRISPR no es la primera herramienta que científicos han inventado para modificar genomas. Ellos han usado radiación y otras herramientas para manipular genomas durante más de cien años. Sin embargo, estas técnicas no siempre generan cambios precisos, sino que pueden ser difíciles y costosos de utilizar. Más recientemente, científicos desarrollan herramientas más precisas para editar genes, utilizando nucleasas.

Una nucleasa es una proteína especial que reconoce secuencias específicas de ADN y se une a ella. Cuando se unen, la nucleasa corta el ADN y permite a los científicos dirigirse a lugares muy específicos en un genoma para hacer cambios. Pero esas herramientas eran difíciles de usar en experimentos. Tenían que ser específicamente diseñadas para cada cambio que desearan realizar en el genoma. Diseñar nuevas versiones de esas herramientas tomó bastante tiempo de realizar y fue altamente costoso

El ARN es diseñado especialmente para encontrar la ubicación donde CRISPR cortará el ADN. Esto puede eliminar una sección de ADN o abrir un lugar para añadir un nuevo ADN. Haga clic para ver más detalles.

CRISPR también reconoce y corta lugares específicos de un genoma. Pero CRISPR es distinto debido a que es más rápido, económico y puede ser utilizado para muchos propósitos. 

CRISPR utiliza un sistema de dos partes, una enzima y un ARN guía. Las enzimas son proteínas que las células crean para trabajos específicos. En este caso, una enzima puede ser utilizada para cortar tiras de ADN. Pero ¿Cómo sabe donde exactamente debe cortar? Es aquí donde el ARN entra en acción. El ARN es una secuencia de nucleótidos, similar al ADN, que puede coincidir y unirse con secuencias de ADN muy específicas. La guía de ARN especifica la ubicación particular para que CRISPR apunte y corte el ADN en ese sitio. La ventaja de CRISPR se dirige y corte la enzima corta el ADN en un mismo sitio.

La ventaja de CRISPR es que científicos pueden fácilmente intercambiar la guía de ARN. Un ARN guía diferente puede dirigirse a una secuencia diferente de ADN. Esto es similar a cómo un taladro contiene diversos bits (la pequeña pieza de metal que hace el orificio) de diferentes tipos de trabajos. Eso hace que sea más diversos y rápido, más barato y sencillo de diseñar diferentes herramientas CRISPR para muchos tipos de experimentos. 

Imágenes adicioles vía Wikimedia Commons y Pixabay, Huevo-hervido por H. Alexander Talbot.