Edición genética

Muchas enfermedades tienen un componente genético sin posibilidad de cura definitiva a no ser que ese material genético pueda ser editado. La herramienta “CRISPR-Cas podría superar esa barrera y sus creadoras recibieron el premio Nobel 2020 de química.

Alejandro Villarreal *

En 1997, la actriz Uma Thurman y el actor Ethan Hawk, protagonizaron la película Gattaca, dirigida por Andrey Niccol. La historia, que en su momento clasificó como ciencia ficción, transcurre en un futuro donde las personas ya no nacen en forma natural sino que son genéticamente diseñadas a partir de genes de la madre y el padre. El protagonista, Hawk, nació en forma “natural” (concebido en la parte trasera de un auto). El pertenece al grupo de personas discriminadas y conocidas como “in-válidas” e intenta vivir y progresar en un mundo liderado por “válidos” quienes tienen pocas probabilidades de contraer enfermedades y mayores chances de un mejor estado físico e intelecto.

El 17 de agosto de 2012, las doctoras Jennifer A. Doudna y Emmanuelle Charpentier publican un artículo en la revista Science donde dicen haber encontrado una forma de “editar” el material genético de organismos vivos utilizando una herramienta llamada CRISPR-Cas. Es decir, utilizando herramientas moleculares conocidas como “tijeras genéticas”, pudieron cortar, pegar y modificar las secuencias de ADN en bacterias. Las investigadoras lograron cambiar, a voluntad, la secuencia de ADN en estos organismos.

El 15 de febrero de 2013, el doctor Feng Zhang publicó un artículo, también en Science, donde mostró que esta herramienta de edición genética puede ser utilizada en células de mamíferos (ratón).

A fines de noviembre de 2018 nacen, en Hong Kong, China, Lula y Nana. Dos gemelas (humanas) cuyo genoma (ADN) fue editado utilizando la técnica de CRISPR-Cas por el doctor He Jiankui, quien luego fue procesado por la justicia.

Las investigadoras Doudna y Charpentier no descubrieron el mecanismo biológico de CRISPR-Cas, pero fueron capaces de convertirlo en una herramienta. Esta herramienta, como comentaré mas adelante, tiene múltiples usos en la investigación y en la medicina.

La biología detrás de CRISPR.

Es muy común utilizar mecanismos encontrados en la naturaleza como herramientas biológicas. Por ejemplo la penicilina como antibiótico (antibacteriano). La penicilina es un compuesto químico derivado de un hongo. Es un mecanismo de defensa que esos organismos utilizan para erradicar infecciones bacterianas. Cuando se logró aislar ese compuesto tuvimos en nuestras manos un mecanismo nuevo de defensa cuando nuestras propias defensas fallan o no alcanzan.

Así como los hongos pueden ser infectados por bacterias (y otros organismos), las bacterias también tienen sus “enemigos”. Uno de estos son los virus.

En la década del 80 se comenzó a describir un mecanismo molecular en bacterias por el cual éstas se defienden de infecciones virales. Algunas bacterias son capaces de fabricar proteínas que reconocen específicamente el material genético de un virus y lo cortan, destruyéndolo.

El “plano” con las instrucciones para fabricar esas proteínas está en su ADN (ácido desoxirribonucleico), es decir, material genético de las bacterias.

En el laboratorio se puede aislar ese ADN bacteriano y modificar de tal manera que, en lugar de cortar material genético viral, corte material genético humano. Es más, se pueden cortar regiones específicas de nuestro material genético reparando, cambiando o eliminando genes.

Ese material genético aislado y modificado puede ser introducido en células humanas donde es leído y interpretado por la maquinaria celular. Esto es así porque el código genético es universal y las reglas son básicamente las mismas en todos los organismos. Un lenguaje universal. En el laboratorio, se puede hacer que esa proteína de origen bacteriano, llamada CAS, corte ADN humano en regiones específicas y permita, por ejemplo, la reparación de ADN dañado.

Imaginemos que tenemos una autopista de treinta mil kilómetros de largo y que queremos hacer cambios o refacciones en el kilómetro 35 (no en el 3 ni en el 4005, en el 35). Enviamos a personas capacitadas con los materiales adecuados al kilómetro 35 y allí ocurrirán cambios. El ADN dentro de una célula puede pensarse como una autopista muy larga que además se enrolla sobre sí misma volviéndose a veces inaccesible. Si quisiéramos reparar alguna región, no es tan simple llegar y hacerlo. Los métodos disponibles, como la técnica aquí presentada, pueden modificar las regiones de interés, pero también pueden modificar otras regiones con mayor o menor grado de probabilidad. En el caso de CRISPR, esta probabilidad es mucho más baja, pero no nula. Siempre existe un riesgo, pero a veces ese riesgo vale la pena correrlo.

Existen otras herramientas que habían sido previamente generadas, pero ninguna trabaja tan eficientemente como la CRISPR-Cas.

Sobre las mujeres.

Es importante destacar este logro desde otro punto de vista. El primer premio Nobel en química fue entregado en 1901 a Jacobus Henricus van’t Hoff. En 1906, lo recibe por primera vez una mujer: Marie Skłodowska Curie. Desde entonces, sólo 6 mujeres más lograron ganar un premio Nobel en química, lo que representaría menos del 4% del total.

Ahora, en 2020, dos mujeres lograron alcanzar ese premio (el cual fue compartido entre ellas). Nadie discute que fue bien merecido, aunque existen quienes consideran que el Dr. Feng Zhang también podría haber compartido ese premio. Otro dato interesante y quizá esperanzador es que, de los 7 premios Nobel en química otorgados a mujeres, 4 se entregaron entre 2009 y 2020.

Un estudio publicado en 2018, analizó dibujos realizados por niñas y niños durante 5 décadas ante la consigna: dibujar a un científico. Debo aclarar que en inglés se escribe en neutro (SCIENTIST), por lo que no hay sesgos de género desde la palabra. Entre los años 1960-1970, menos del 1% dibujó una mujer como trabajadora de ciencia. Para el 2016, el 34% ya lo venía haciendo. Es decir, las mujeres comenzaron a tener una mayor participación en ciencia y esto se ve reflejado en el imaginario de los más peques. ¿Qué ocurriría si pedimos esto en escuelas que hablan castellano?

Comento estos números porque hoy, 2020, muchos medios publicaron la noticia sobre Doudna y Charpentier incluyendo el término “por casualidad” en el título. Muchos descubrimientos ocurren por casualidad, pero justamente, no considero que este sea el caso. Era un mecanismo que existía en la naturaleza y ellas y sus grupos lo convirtieron en herramienta utilizable.

¿Queremos o no queremos CRISPR?

Los avances en ciencia y medicina siempre trajeron controversias. La fisión nuclear, que permite la obtención de energía atómica, sentó las bases para la creación de bombas. La misma teoría de la evolución por selección natural fue utilizada con fines discriminatorios hacia distintas etnias humanas. La lista sigue.

La herramienta CRISPR-Cas volvió más eficiente la creación de seres vivos transgénicos con fines comerciales, por ejemplo, con los riesgos que esto implica. Sin embargo, también abre las puertas a terapias genéticas eficientes. Trabajos muy recientes con ensayos realizados en humanos sugieren que esta herramienta, adaptada de un mecanismo de defensa bacteriano, resulta efectiva en tratamientos terapéuticos dirigidos a combatir enfermedades muy diversas que van desde cáncer de pulmón hasta ceguera.

* Investigador de CONICET. Instituto de Biología Celular y Neurociencias “Prof. Eduardo de Robertis” (UBA-CONICET). Facultad de Medicina, Universidad de Buenos Aires.