Acabamos de conocer la clonación de una nueva especie de primate, un mono Rhesus (Macaca mulatta). Este trabajo ha sido realizado por un equipo de investigadores en China, el mismo laboratorio que, seis años atrás, ya demostró la clonación de otra especie de primate: el macaco cangrejero.

Dolly, una estrella de la ciencia

Inmediatamente, esta noticia y la palabra “clonación” nos lleva a recordar a la oveja Dolly. Si preguntamos a cualquier persona de la calle si le suena la oveja Dolly, estoy seguro que la mayoría respondería que sí, que conocen o han oído hablar del primer animal clonado a partir de células adultas. Esto solamente ocurre con un reducido número de avances o noticias científicas, las pocas que logran cruzar el umbral de interés de los especialistas y llegan a toda la sociedad. Hay un antes y un después en la divulgación científica con Dolly. El interés de la sociedad por la ciencia se incrementó de forma significativa tras ese hito histórico.

La publicación en la revista Nature del nacimiento de Dolly, en febrero de 1997, suscitó multitud de reacciones y artículos, desde los más sensatos y razonables a los más imaginativos, temerosos de que la clonación animal pudiera llegar a los seres humanos, algo que rápidamente se prohibió y que no ha sucedido.

Lo cierto es que el equipo de investigadores escoceses del Instituto Roslin demostró lo que había anticipado Hans Spemann, embriólogo alemán y premio Nobel, 70 años antes, cuando planteó un experimento para demostrar que el núcleo de una célula no perdía componentes a medida que se transformaba en una célula más especializada. Que cualquier núcleo de una célula del cuerpo de un animal retenía la capacidad de volver a sustentar el desarrollo embrionario completo, dando lugar a un animal clonado.

Durante las décadas de los años 50 y 60 del siglo pasado, diversos investigadores demostraron que la clonación era posible, usando diferentes especies de anfibios. Destacó el trabajo de Sir John Gurdon, embriólogo británico que usó unas ranas africanas para demostrar que podía obtener animales adultos a partir de los núcleos de células del intestino de renacuajos.

Sin embargo, el éxito tardó en llegar a los mamíferos. Pasaron más de 30 años hasta que el equipo de investigadores dirigido por Ian Wilmut y Keith Campbell comunicara al mundo el nacimiento de Dolly.

Después de 300 intentos

La técnica usada para obtener la oveja Dolly era relativamente sencilla. Se vaciaba el material genético de un óvulo y se le introducía el núcleo de una célula adulta. Tras un chispazo eléctrico y tras implantar el embrión así reconstruido en el útero de una hembra del animal en cuestión se podía obtener, con una eficiencia muy baja, un animal clonado. Dolly fue la única oveja que nació tras casi 300 embriones reconstruidos.

Después de la oveja se clonaron otras especies de mamífero, adaptando en cada caso el método a las características propias de la biología de reproducción de cada especie, lo cual no fue nada sencillo.

En 1998 se obtuvieron las primeras vacas y ratones. Un año más tarde se clonó la cabra. El primer cerdo clonado nació en el año 2000 y dos años más tarde les llegó el turno al gato y el conejo. En 2003 se obtuvieron los primeros clones de ratas y caballos, mientras que con el perro no se consiguió hasta 2005.

La hora de los primates

El temor de que la técnica de clonación pudiera llegar a los humanos perdió paulatinamente interés al comprobarse lo difícil que era intentarlo en otras especies de primates, como nosotros. En efecto, no fue hasta 2018 cuando un equipo de investigadores chinos anunció la clonación del macaco cangrejero, el mismo equipo que ahora acaba de anunciar la del mono Rhesus.

Tanto en el experimento de 2018 como en el actual, este laboratorio reporta eficiencias muy bajas de clonación, inferiores al 1 %. Son similares a las obtenidas con Dolly, 27 años después. Se confirma que es posible clonar primates, pero sigue siendo muy ineficaz el método para su posible uso en investigación biomédica.

Adicionalmente, estos experimentos con primates no humanos están prohibidos en Europa, a no ser que se refieran a enfermedades muy graves, mortales, que nos afecten a nosotros o a esas especies.

Una utilidad limitada

¿Para qué ha servido entonces la clonación de animales? En primer lugar para estudiar las fases más tempranas del desarrollo embrionario de mamíferos. En 2012, el Premio Nobel de Medicina recayó en John Gurdon, el clonador de ranas, y Shinya Yamanaka, quien descifró los genes necesarios para reprogramar un núcleo de cualquier célula y convertirla en célula madre. El galardón no reconoció los méritos del equipo escocés responsable de Dolly, seguramente por una serie de desafortunados incidentes y denuncias ocurridas alrededor de aquel experimento, que estaba llamado a ser uno de los hitos del siglo.

La clonación de animales de granja (vacas, ovejas, cabras, cerdos, conejos…) permitió obtener ejemplares modificados genéticamente de forma mucho más sencilla y eficaz, usando núcleos de células previamente modificadas genéticamente que daban lugar a esos animales con la misma modificación genética.

Los cerdos que se utilizan actualmente para los xenotrasplantes se obtuvieron gracias a la clonación. Y también muchos otros modelos animales para estudiar enfermedades humanas en especies distintas del ratón, que hasta ese momento era de las pocas que podía modificarse genéticamente con facilidad.

Sin embargo, la relevancia de las técnicas de clonación disminuyó considerablemente a partir de 2013, con la aparición de las herramientas CRISPR de edición genética, capaces de modificar el genoma de cualquier animal de una forma tremendamente sencilla y muy eficaz. Ya no era necesario usar las técnicas sofisticadas y poco eficaces de clonación para obtener animales con alguna modificación genética: las herramientas CRISPR lo lograban más fácilmente y de forma directa.

Por todo ello, damos la bienvenida a una nueva especie al club de los mamíferos clonados: el mono Rhesus, un primate como nosotros. Pero de nuevo constatamos lo poco eficaz que es la técnica, difícilmente replicable fuera del laboratorio que ha conseguido este avance. En este caso, los investigadores han tenido que modificar de nuevo el método de clonación, reemplazando las células del embrión que darán lugar a la placenta para tener éxito.

Si de algo sirve este último experimento es para convencernos, de nuevo, de lo inútil, innecesario, técnicamente inabordable y éticamente injustificable, además de ilegal, que sería intentar un experimento de clonación con seres humanos.

Lluís Montoliu es investigador científico del CSIC, Centro Nacional de Biotecnología (CNB - CSIC)

Este artículo fue publicado originalmente en  The Conversation . Lea el original.

Hace más de veinte años conocimos un primer borrador del genoma humano, lleno de “agujeros” que representaban secuencias de ADN que no habían podido ser obtenidas, con un tamaño total estimado de tres mil millones de nucleótidos –de letras A, T, G y C–. Ese genoma ha sido paulatinamente revisado, en sucesivas rondas, mejorando siempre la calidad de la secuencia y resolviendo la mayoría de espacios en blanco que impedían tener la lectura completa de nuestro material genético.

La dificultad fundamental con la que se han enfrentado los investigadores para leer el genoma humano de cabo a rabo es la enorme cantidad de secuencias repetidas de todo tipo que lo pueblan. Recordemos que los aproximadamente 20.000 genes que tenemos los seres humanos apenas ocupan un 2 % de la totalidad del genoma. Y que el 98 % restante está fundamentalmente formado por esas familias de secuencias repetidas, por elementos móviles (transposones y retrotransposones sobre todo) y, en menor medida, pero funcionalmente muy relevantes, por las secuencias reguladoras de la expresión de los genes. Estas últimas funcionan como interruptores que determinan cuándo y dónde se encienden y se apagan los genes.

En marzo de 2022 se publicó en Science la revisión más importante del genoma. Un consorcio internacional de investigadores denominado “T2T” (de telómero a telómero, siendo los telómeros los extremos de los cromosomas) utilizó una estrategia novedosa basada en el uso de un tipo de células (CHM13) que retienen solo una copia de cada cromosoma. Combinándola con las últimas técnicas de secuenciación de grandes fragmentos de ADN, consiguieron añadir unos 200 millones de letras al genoma, resolviendo la mayoría de los agujeros de los cromosomas 1 al 22.

El único que quedó fuera fue el más pequeño de todos los cromosomas que tenemos los humanos: el cromosoma Y. Un cromosoma exclusivamente masculino que es, además, el más complejo en cuanto a presencia de secuencias repetidas de todo tipo.

El cromosoma Y, por fin completo

Cada uno de nosotros tenemos en nuestras células 46 cromosomas, organizados en pares. Son en realidad 23 pares de cromosomas, 22 pares de cromosomas autosómicos (del 1 al 22) y un par de cromosomas sexuales (que pueden ser X o Y).

De cada par de cromosomas heredamos uno de nuestro padre y el otro de nuestra madre. La mayoría de las mujeres tienen la configuración cromosómica 46XX, es decir, el último par de cromosomas, el 23, está formado por dos copias del cromosoma X. La mayoría de los hombres tenemos la configuración cromosómica 46XY, lo que quiere decir que el par de cromosomas sexuales está formado por un cromosoma X y un cromosoma Y.

El cromosoma Y no puede tener genes que sean esenciales para todos, puesto que solo está presente en los hombres. Lo que sí tiene son los genes encargados del desarrollo de los órganos sexuales masculinos, en particular el gen maestro SRY, que desata una cascada de acontecimientos que acaban convirtiendo una gónada indiferenciada inicial en los testículos, donde se producen los espermatozoides. En ausencia del gen SRY (como ocurre en las mujeres 46XX), esa gónada primordial acaba convirtiéndose en los ovarios, donde se producen los óvulos.

El consorcio T2T acaba de resolver los problemas técnicos que impedían completar la secuencia del cromosoma Y. Y nos presenta ahora, en un artículo en la revista Nature, las más de 62 millones de letras que contiene, añadiendo 30 millones de letras más a la longitud del genoma humano total, que tendría ahora 3 230 millones de letras, con las actualizaciones recientes.

También han descubierto 40 genes adicionales que codifican proteínas que no conocíamos, al estar ocultos en las zonas que no habían podido ser leídas. El nuevo genoma de referencia lleva por nombre T2T-CHM13+Y y ha sido puesto a disposición de toda la comunidad investigadora por los autores del estudio.

Genoma hay más de uno: la iniciativa del pangenoma

Esta nueva aportación al conocimiento de nuestro genoma deberá coexistir con la iniciativa del pangenoma, que conocimos hace unos pocos meses, y que pretende recoger la variabilidad genética existente entre los seres humanos. Porque, aunque compartimos gran parte de nuestro genoma, nos diferenciamos, todos, en aproximadamente un 0.1 %, lo cual corresponde a más de 3 millones de pares de letras distintas entre dos personas cualquiera.

Con el pangenoma ya no tendremos un solo genoma de referencia, sino cientos de genomas humanos que ilustrarán de una forma más fidedigna nuestras similitudes y diferencias genéticas. Esto debería ayudar, entre otras cosas, a detectar más fácilmente las mutaciones en genes asociadas a las miles de enfermedades congénitas que conocemos.

Pues bien, junto a la secuencia completa del cromosoma Y, la revista Nature publica hoy en un segundo estudio las secuencias de 43 cromosomas Y derivados de seres humanos que vivieron en los últimos 183 000 años. Su análisis revela una gran diversidad tanto en el tamaño como en la estructura de este cromosoma Y a lo largo de la evolución. Los investigadores han detectado, entre otras cosas, grandes inversiones de secuencias: fragmentos de ADN que se dan la vuelta y se insertan al revés.

La grandeza de descifrar el cromosoma más pequeño

Que conozcamos más sobre el cromosoma Y es una gran noticia. Basta recordar que, hace aproximadamente un año, asistimos a otro avance científico que correlacionaba la habitual pérdida del cromosoma Y en muchas células con una menor esperanza de vida de los hombres frente a las mujeres. Y está claro que en sus genes se esconde mucha más información valiosa.

Con estos dos nuevos estudios aumenta de forma significativa nuestro conocimiento del ADN humano, resolviendo lo mucho que nos faltaba descubrir del cromosoma más pequeño pero más complejo de nuestro genoma.

Este artículo fue publicado originalmente en español en The Conversation. Lee aquí el original.

Las herramientas CRISPR de edición genética han cambiado para siempre nuestra manera de hacer experimentos en biología, biomedicina y biotecnología. Derivan de un sistema de defensa que usan las bacterias para defenderse de los virus que las acechan, estrategia que descubrió el microbiólogo español de la Universidad de Alicante Francis Mojica en 2003. Diez años más tarde se demostró que eran útiles para editar cualquier gen de cualquier organismo y empezaron a surgir aplicaciones por doquier. La inactivación específica de genes, la corrección de mutaciones o la sustitución de genes ya podía realizarse gracias a la capacidad que tienen las herramientas CRISPR de cortar específicamente el ADN, en el gen que queremos modificar. De ahí que frecuentemente se las presente como unas tijeras genéticas. Tijeras programables, que podemos dirigir a voluntad al gen por editar gracias a la combinación de unas proteínas, que llamamos Cas, con unas guías de ARN que le dicen a la proteína Cas dónde tiene que cortar, aprovechando la complementariedad de sus secuencias con el ADN que debe modificarse.

La versatilidad de las CRISPR no tiene parangón. Y su campo de acción es virtualmente infinito, como herramientas que interactúan con el material genético de cualquier ser vivo… o de cualquier virus. A principios de marzo conocíamos una propuesta de Feng Zhang, del Instituto BROAD-MI, para usar una variante CRISPR, denominada Cas13a, como sistema para diagnosticar la presencia del coronavirus SARS-CoV-2, causante de la pandemia COVID-19. A esa estrategia, que bautizaron con el acrónimo de SHERLOCK, le siguieron otras basadas en nuevas variantes CRISPR, como por ejemplo Cas12a, con nombres igual de sugerentes: DETECTR, CARMEN, CONAN… demostrando que las CRISPR también servían para diagnosticar la COVID-19.

Cortar el ARN, material genético de virus

¿Podríamos usar las CRISPR también para atacar al coronavirus? Esta fue una pregunta que nos hicimos un grupo de investigadores, que nunca habíamos trabajado juntos, pero que intentábamos, como muchos otros colegas de esta profesión, aprovechar lo que sabíamos cada uno de nosotros para proponer nuevas ideas que pudieran solventar o paliar la mayor crisis sanitaria a la que se ha enfrentado la humanidad en más de cien años, desde la pandemia provocada por un virus de la gripe en 1918.

La mayoría de las bacterias tienen sistemas CRISPR propios. Algunos son muy distintos, con propiedades singulares. En 2018 se describió una variante CRISPR capaz de cortar, específicamente, moléculas de ARN, a diferencia de la mayoría de la herramientas CRISPR conocidas, que cortan ADN. El ARN es un material genético intermediario, que la mayor parte de seres vivos usamos para trasladar la información contenida en el ADN, en los genes, y convertirla en proteínas, que son finalmente las que son usadas por las células para realizar múltiples funciones. En general decimos que el ADN se transcribe en ARN y este se traduce en proteínas. Sin embargo, hay virus que se saltan el primer paso, y solo utilizan ARN como material genético, como, por ejemplo, el virus de la gripe. Y como todos los coronavirus, como el SARS-CoV-2 que nos tiene preocupados actualmente.

Si existe una variante CRISPR, llamada Cas13d, capaz de cortar moléculas de ARN, y si el material genético del coronavirus causante de la COVID-19 también es ARN, entonces el proyecto científico estaba ya enunciado, y nos pusimos manos a la obra. Vamos a intentar llevar esta nueva herramienta CRISPR a las células que están infectadas por el coronavirus para que corte su genoma, inactivando así la replicación del virus. Es una estrategia directa, dirigida a atacar el corazón del SARS-CoV-2, su material genético.

Nuestro proyecto científico está financiado por la Plataforma de Salud Global del CSIC, iniciativa que ha recabado más de 12 millones de euros de empresas, instituciones y ciudadanos particulares, en un extraordinario ejercicio de mecenazgo privado que no era habitual en nuestro país y que todos esperamos que no sea coyuntural y se convierta en una actividad habitual para financiar la ciencia, fiscalmente recompensada para los donantes. Estos fondos han servido para financiar alrededor de 50 proyectos de investigación sobre la COVID-19. Nuestro proyecto es multidisciplinar y combina la experiencia de varios investigadores. Del Centro Nacional de Biotecnología (CNB) participamos Dolores Rodríguez, reconocida experta viróloga, y yo mismo, aportando nuestra experiencia en herramientas CRISPR. Adscrita a mi laboratorio, pero perteneciente al Centro de Investigación Biomédica en Red en Enfermedades Raras (CIBERER), del Instituto de Salud Carlos III, participa Almudena Fernández, experta también en CRISPR. Y, finalmente, también participa el laboratorio de Miguel Ángel Moreno Mateos, del Centro Andaluz de Biología del Desarrollo, de la Universidad Pablo de Olavide y el CSIC, en Sevilla, experto en estas nuevas variantes CRISPR como son las Cas12 y Cas13.

Localizar y destruir

Nuestro proyecto plantea diseñar unas herramientas CRISPR Cas13d que, gracias a unas guías ARN específicas, localicen y destruyan el material genético ARN del coronavirus SARS-CoV-2. La no toxicidad y funcionalidad de los reactivos CRISPR que se utilizan los validaremos en embriones de pez cebra en el CABD en Sevilla. Posteriormente iniciaremos una serie de experimentos en células en cultivo en el CNB usando, para empezar, otros virus que también usan ARN como material genético, pero que son mucho menos peligrosos que el SARS-CoV-2. Finalmente, si todos los experimentos anteriores han dado los resultados esperados, aplicaremos todo lo aprendido para atacar directamente al coronavirus SARS-CoV-2 en células en cultivo, usando el laboratorio de bioseguridad de nivel 3 que se requiere, y que tenemos en el CNB. Si somos capaces de demostrar que esta estrategia es válida en cultivos celulares, y logramos que el coronavirus desaparezca o disminuya su presencia de forma significativa, entonces nos plantearíamos los siguientes pasos, en ensayos preclínicos, usando modelos animales, y, finalmente podríamos evaluar esta estrategia en ensayos clínicos, con personas. Para afrontar los retos de estas últimas fases hemos ampliado el consorcio con investigadores como Pablo del Pino (Universidad de Santiago de Compostela), experto en nanotecnología, y Manuel Collado (Servicio Gallego de Salud), experto biólogo celular, con quienes hemos solicitado nuevos proyectos que esperamos sean también financiados.

Resulta extraño estar escribiendo un artículo sobre un proyecto científico que estamos desarrollando en estos momentos, cuando lo habitual es comentarlo al final, una vez obtenidos y publicados los resultados. Sin embargo, la pandemia COVID-19 lo ha cambiado todo y, en un ejercicio de transparencia excepcional, los investigadores estamos retransmitiendo en directo nuestros proyectos como si de partidos de fútbol se tratara. Y esto también tiene su parte positiva, su componente educativo para la sociedad, que constata que los experimentos científicos no siempre son exitosos. Frecuentemente fallan, obligando a los científicos a buscar caminos alternativos. Y esto es absolutamente normal. Así es como avanza la ciencia. Es, en definitiva, lo que llamamos el método científico, que ahora ocupa las primeras páginas de los medios de comunicación.

El año 2018 acaba con sentimientos encontrados en el campo de la edición genética. Por un lado, seguimos siendo conscientes del gran potencial que nos ofrecen las herramientas CRISPR. Por otro, hemos sido testigos del probable primer mal uso de las mismas. Tras un experimento absolutamente irresponsable realizado sin control ni permiso alguno, fuera de la ley, en China habrían nacido los primeros bebés editados.

Esta noticia, seguramente, propiciará en 2019 muchos debates e iniciativas para adoptar normas internacionales que puedan impedir que barbaridades semejantes se repitan. Al menos, antes de que los procedimientos de edición sean lo suficientemente seguros, y tras intentar el acuerdo de todos los sectores implicados de la sociedad, no solo los científicos.

La evolución de las técnicas de edición genética CRISPR es tan trepidante que puede parecer una temeridad predecir cuál será el próximo avance. Gracias a los resultados recientes podemos imaginar que el año próximo será el de la consolidación y explosión de las primeras estrategias terapéuticas basadas en CRISPR.

Hablamos de las terapias génicas ex vivo, con células obtenidas de los pacientes, editadas en el laboratorio y retornadas a la misma persona, dirigidas al tratamiento de enfermedades de la sangre. Para las terapias in vivo, directamente sobre pacientes, todavía deberemos esperar algo más de tiempo. Aún así, es posible que veamos los primeros ensayos clínicos realizados sobre el ojo para el tratamiento de, por ejemplo, enfermedades degenerativas de la retina.

Nuevos sistemas CRISPR

El año 2018 empezó con un resultado sorprendente, obtenido en la Universidad de Stanford por el investigador Matthew Porteus. Él fue quien se percató de que la mayoría de personas tenemos anticuerpos y linfocitos anti-Cas9. Estos sirven contra las nucleasas más comunes utilizadas en el mundo CRISPR, derivadas de dos bacterias patógenas para el hombre: Streptococcus pyogenes y Staphylococcus aureus.

El hallazgo de Porteus contenía un llamamiento implícito a la comunidad investigadora para aislar y caracterizar otros sistemas CRISPR de otras bacterias que sean desconocidas para nuestro sistema inmunitario. Por ello, pienso que en 2019 empezaremos a descubrir nuevos sistemas CRISPR aislados de bacterias que no tienen relación conocida con las personas.

El año 2019 también puede ser el año de David Liu, el investigador especialista en Química y Biología Sintética del Instituto BROAD de Boston. Es el promotor de los denominados “editores de bases”, una de las variantes de las herramientas CRISPR que ha generado mayores expectativas.

Los editores de bases están formados por una nucleasa Cas9 muerta, con sus dominios de corte del ADN inactivados, pero que retiene su capacidad de unirse al gen deseado, con ayuda de la guía de ARN. La sagacidad de Liu le llevó a imaginar una máquina química capaz de convertir una C en una T, o una A en una G, en posiciones determinadas.

Para ello asoció a la Cas9 muerta dominios con actividad deaminasa capaces de propiciar la conversión de las bases nitrogenadas, sin necesidad de cortar el ADN. Esto evita la limitación más importante de las herramientas CRISPR: la diversidad de alelos genéticos que produce el temido mosaicismo, inherente a cualquier experimento de edición genética.

En 2018, unos microbiólogos descubrieron también diez nuevos sistemas que usan las bacterias y las arqueas para defenderse de la infección por virus y de la intrusión de plásmidos con funciones no deseadas. Nada sabemos de los mecanismos que operan tras cada uno de estos sistemas, pero 2019 podría ser el año en el que empezáramos a descubrir el funcionamiento de alguno de ellos, análogos a los sistemas CRISPR o incluso mejores.

Llegan las plantas editadas por CRISPR

El año 2019 será el año en el que probablemente veremos como otros países, fuera de nuestra Unión Europea, empiezan a comercializar las primeras plantas editadas con CRISPR, con características de producción, cultivo y organolépticas mejoradas.

Desgraciadamente, y a raíz de una inoportuna y errónea sentencia del Tribunal de la UE, que conocimos en julio de 2018, deberemos contentarnos con ser meros espectadores del proceso. Y también clientes de los países que habrán legislado con mayor inteligencia que nosotros, apoyando los desarrollos biotecnológicos basados en las nuevas tecnologías sin ponerles impedimentos legales que hagan huir a las empresas del sector a entornos más adecuados.

He dejado para el final la predicción que más me gustaría que se cumpliese. Me encantaría que en octubre de 2019 se premiara con un Nobel a los investigadores pioneros que hicieron posible la existencia de estas maravillosas herramientas CRISPR.

Sobre todo, que estuviera entre ellos Francisco Juan Martínez Mojica, microbiólogo de la Universidad de Alicante. Él fue quien descubrió estos sistemas en arqueas hace 25 años, quien los nombró por vez primera como CRISPR, quien intuyó que eran la base de un sistema inmunitario adaptativo de bacterias y arqueas y quien, en definitiva, dio paso a las investigaciones posteriores que llevaron a proponer su uso en edición genética.

Este artículo ha sido publicado originalmente en The Conversation. Lee el original.The Conversationoriginal

La última semana del mes de noviembre de 2018 pasará a la historia. Con independencia de que lo que nos contó el investigador chino He Jiankui sea verdad o no, el genio ha salido de la lámpara. O, si hablamos de una forma más terrenal, el dentífrico ha salido del tubo y ya no lo podemos volver a meter.

Jiankui, investigador de la universidad SUSTC de Shenzhen (China), publicó unos vídeos el pasado lunes en los que comunicaba al mundo el nacimiento de dos niñas gemelas, Lulu y Nana, producto de una fertilización in vitro.

Hasta ahí todo normal y correcto. Sin embargo, aseguraba que tras la fertilización había modificado sus genomas, mientras el embrión consiste en una única célula, mediante la herramienta de edición genética CRISPR. Esto último ha desatado críticas feroces de casi todos los miembros de la comunidad científica, que hemos salido en tromba a señalar la enorme irresponsabilidad cometida por He.

La universidad a la que pertenece He se desmarcó del investigador con rapidez, alegó desconocimiento y alertó de la violación de los códigos éticos del centro. Más de 122 investigadores chinos manifestaron su desaprobación y rechazo a los experimentos supuestamente realizados por su colega en Shenzhen.

La intención de este investigador era inactivar el gen CCR5, que porta la información para fabricar una proteína que usa el virus del sida para infectar las células del sistema inmunitario. Contactó con varias parejas (ocho, luego reducidas a siete tras renunciar una al experimento) en las que el varón estaba infectado y la mujer no.

Les contó que lo hacía para permitir a estas parejas tener hijos que no pudieran infectarse con el virus, pero no les dijo que hay procedimientos médicos hoy en día que permiten a este tipo de parejas tener hijos sin que se infecten. No había una urgencia médica que no fuera posible solucionar mediante protocolos mucho menos arriesgados.

Una revolución con sabor español

La edición genética mediante la herramienta CRISPR ha supuesto una revolución en biomedicina. Su origen se encuentra en el sistema inmune de los microorganismos procariotas descubiertos por Francis Mojica, microbiólogo de la Universidad de Alicante. Quienes nos dedicamos a investigar sobre las causas de las enfermedades y las posibles terapias para curarlas reconocemos abiertamente que CRISPR nos ha cambiado la vida profesional.

Ahora podemos hacer experimentos que hace unos cinco años no podíamos ni imaginar. Por ejemplo, podemos reproducir con gran fidelidad las mismas mutaciones que diagnosticamos en nuestros pacientes en modelos celulares o animales. Así podemos estudiar las consecuencias de cada mutación y validar en ellos la seguridad y la eficacia de propuestas terapéuticas antes de administrárselas a los pacientes.

La tecnología de edición genética CRISPR es maravillosa, pero todavía no está lista para su uso en personas. Decía hace poco, sin tener ni idea de la bomba mediática que estaba a punto de explotar, que no deberíamos confundir nuestro deseo con la realidad.

Por mucho que quisiéramos trasladar los beneficios potenciales de la edición genética a los pacientes, no es prudente hacerlo. Todavía no somos capaces de controlar la fase final de la edición, la de pegado. Las herramientas CRISPR promueven un corte en el ADN, en el gen que se desea editar, que luego debe repararse por los sistemas propios de la célula. Estos últimos son los que no controlamos, y son los responsables de generar múltiples resoluciones del corte, entre las cuales están las planeadas.

Esta incertidumbre genética la sabemos gestionar en el laboratorio. Todo se reduce a seleccionar el clon de células o el animal que se ajuste a nuestras expectativas y descartar el resto. Esto no lo podemos hacer con seres humanos, pues no es aceptable desde un punto de vista ético. Tampoco controlamos del todo la posibilidad de que se modifiquen genes parecidos a los que queremos alterar.

Por todo ello debemos abstenernos de trasladar estos riesgos a personas mientras no seamos capaces de disminuirlos o controlarlos. Aunque pensemos que los beneficios potenciales puedan superar estas limitaciones, que debemos resolver con más investigación.

Muchas líneas rojas han sido cruzadas

Si el investigador He Jiankui ha hecho lo que dice, entonces se habrán cruzado diversas líneas rojas. En primer lugar, la terapia génica germinal, la edición genética de embriones humanos que resulta en la alteración irreversible del genoma, está prohibida en la mayoría de países, signatarios del Convenio de Asturias firmado en 1997. China no lo firmó.

En segundo lugar, aunque es posible editar genéticamente embriones humanos para investigación en el laboratorio, en muchos países (como España y China) es ilegal implantarlos en una mujer para su gestación y permitir que llegue a término y nazcan bebés modificados.

Esto es lo que parece haber hecho He con, por lo menos, dos mujeres: la madre de Lulu y Nana y otro embarazo en curso que anunció el miércoles en su intervención en la II Cumbre Internacional de la Edición del Genoma Humano celebrada en Hong Kong.

La tercera línea roja cruzada por He es haber usado la edición genética en embriones no para “curar” una enfermedad congénita, lo cual suscita apoyos de la mayoría de investigadores cuando la técnica esté madura para ello, sino para “mejorar” estos embriones con una característica adicional. Esta aplicación es la que más rechazo provoca y también la más peligrosa, pues abre las puertas a la selección de caracteres, al diseño de bebés y a la eugenesia.

La línea roja más significativa cruzada por He es haber realizado todos estos experimentos fuera de la ley, sin el conocimiento, ni el permiso, ni la necesaria revisión y aprobación del comité de ética de su universidad, ni del hospital donde dice haber realizado el proceso. También sin la autorización de las autoridades chinas, que al día siguiente de su presentación en Hong Kong decidieron suspenderle y apartarle de toda actividad científica.

Todo lo anterior tiene una importancia extraordinaria, pero el hecho de que haya abordado estos experimentos sin atender a las normas es, para mí, lo más relevante. Con ello sus actuaciones pierden toda credibilidad y respeto, y se convierten no solo en actos reprobables desde un punto de vista ético, sino en delitos.

¿Qué les pasará a Lu y Nana?

Las víctimas de todo esto son las dos niñas, si es verdad que han nacido. Si así fuera se enfrentan a una existencia muy complicada. Con toda seguridad serán mosaicos, es decir, las células de su cuerpo serán distintas, con diferentes variantes genéticas en distintas partes del cuerpo, con alteraciones diversas que pueden ser leves, graves o muy graves, y que pueden afectar a cualquier órgano.

Las consecuencias negativas y posibles patologías que pueden desarrollar son imprevisibles. De ahí la enorme irresponsabilidad cometida por He al permitir que estos embriones editados fueran gestados y dieran lugar a recién nacidos. Por ello, estas niñas deberán ser monitorizadas el resto de sus vidas. Ellas y sus posibles descendientes, al tratarse de cambios irreversibles en su genoma.

Y, por supuesto, no serán inmunes al virus del sida, que es lo que pretendía hacer He. Para empezar, debido a su mosaicismo no todas sus células tendrán el gen CCR5 inactivado. Además, una de las gemelas tiene solo una de las dos copias del gen inactivadas. Las otras mutaciones que han trascendido no está claro que impliquen la inactivación del gen. Por otro lado, el virus puede acceder a las células de otras maneras.

Para empeorarlo aun más, el gen CCR5 no está en nuestro genoma para actuar de puerta de entrada del virus del sida, sino que cumple funciones importantes en el sistema inmunitario. Funciones que desaparecerán en estas niñas, con consecuencias imprevisibles. También sabemos que la ausencia de este gen puede incrementar la infección por el virus de la fiebre del Nilo occidental y la mortalidad tras la infección por el virus de la gripe.

Hacen falta normas internacionales

La realidad es que nada sabemos de los detalles del experimento, más allá de unos vídeos que el investigador publicó en YouTube y su presentación en Hong Kong.

He dice que ha enviado un artículo para su publicación en una revista, sin querer contar nada más. No parece haber depositado sus datos en ningún servidor de prepublicaciones como bioRxiv, donde se suelen compartir los trabajos antes de su publicación definitiva. En resumen, no podemos confirmar lo que ha hecho con estas familias.

La misma ley china que se ha saltado irresponsablemente He es a la que se acoge para decir que no puede revelar las identidades de las personas involucradas para preservar su privacidad. Esta confidencialidad, justificada y razonable, no debería impedir que terceros pudieran revisar datos y muestras biológicas, una práctica habitual en todo el mundo. De otra manera, solo tenemos su palabra.

China cuenta con muchos investigadores excepcionales, que cumplen la ley y someten sus experimentos a revisión por parte de los comités de ética correspondientes, para obtener los permisos sin los cuales no se pueden abordar los experimentos. El caso de He es excepcional, aunque sorprende que haya podido llegar tan lejos sin el conocimiento de las autoridades.

Este caso pone de manifiesto una falta de normas internacionales a las que todos los países deberían sumarse. Existen diversas iniciativas, como la asociación ARRIGE, que promueven la discusión de estos temas y el uso responsable de la edición genética. No se me ocurre mejor foro que las Naciones Unidas, a través de la UNESCO, para crear una norma que regule las aplicaciones de edición genética en humanos y que supedite su uso a la seguridad de las mismas. Por ejemplo, a través de la modificación de la Declaración Universal del Genoma Humano y de los Derechos Humanos.

La falta de datos y confirmación independiente genera dudas y suspicacias. Aunque técnicamente es posible, también podría ser una invención. Si así fuera, no sería el primer investigador involucrado en un caso de fraude. Por una vez, yo me alegraría de que esa fuera la explicación a todo este revuelo. Me encantaría que todo fuera un cuento chino. Porque eso querría decir que un experimento que nunca debería haberse realizado no habría ocurrido. Y, sobre todo, que las niñas Lulu y Nana no habrían nacido.

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.The Conversationoriginal

Las herramientas CRISPR derivan de un sistema inmunitario que usan las bacterias para defenderse de los virus, descrito en 2005 por Francisco J. Martínez Mojica, microbiólogo de la Universidad de Alicante. Hace apenas cinco años, otros investigadores, basándose en los hallazgos pioneros de Mojica, convirtieron aquel sistema de defensa bacteriano en una herramienta eficaz para la edición genética, válida para cambiar a voluntad la secuencia de ADN de cualquier gen, de cualquier genoma, de cualquier especie.

Esta revolución tecnológica ha impactado de forma muy importante en los laboratorios de investigación biomédica. Ahora podemos hacer experimentos genéticos que hasta hace poco no podíamos ni soñar.

Podemos reproducir en modelos celulares y animales las mutaciones en genes que diagnosticamos en nuestros pacientes, como los ratones avatar. Podemos revertir estas mutaciones administrando a esos modelos animales virus o nanopartículas cargadas con las herramientas de edición y las secuencias de ADN molde con la secuencia correcta del gen a corregir.

Si esto es así, ¿por qué no podemos beneficiarnos, todavía, de todas estas ventajas en la clínica? ¿Por qué no es prudente ni éticamente aceptable usar las herramientas CRISPR para tratar a pacientes, todavía?

Las herramientas CRISPR están formadas por una proteína que corta el ADN, una nucleasa (habitualmente Cas9) y por una pequeña molécula de ARN que actúa de guía para la nucleasa, emparejándose con el gen favorito que se desea editar. Las CRISPR lo que saben hacer, y lo hacen muy bien, es cortar el ADN en puntos concretos con gran precisión. Pero estas roturas en el genoma deben ser reparadas de inmediato si la célula quiere sobrevivir.

Hay por lo menos dos sistemas de reparación en todas nuestras células. El que está activo en todas ellas, un sistema de emergencia que intenta buscar o generar secuencias complementarias mediante la adición y deleción de nucleótidos, y que frecuentemente concluye con la inactivación del gen afectado. Y, por otro lado, un segundo sistema de reparación dirigido por homología, activo en células en división, que emplea secuencias de ADN molde circundantes al sitio de corte para poder sellar la cicatriz y, de paso, alterar la secuencia del gen cortado a voluntad.

Toda la precisión y eficacia de las herramientas CRISPR, producto de los miles de millones de años de evolución en bacterias, no la poseen, sin embargo, las herramientas de reparación del ADN. Ni tienen la precisión requerida ni tienen memoria. Cada vez que se enfrentan a la tarea de reparar una molécula de ADN cortada lo hacen de una forma distinta. Algunas veces borrando o añadiendo uno o hasta miles de nucleótidos, otras veces sustituyendo algunos nucleótidos por otros, duplicándolos, invirtiéndolos, etc.

Seguridad y eficacia

Tras cualquier experimento de edición genética con CRISPR se obtienen multitud de secuencias de ADN distintas. Esta diversidad genética es relativamente sencilla de gestionar en animales o plantas. Tras secuenciar el genoma de todos los individuos obtenidos, se escoge aquel que porta la secuencia correcta en la que estamos interesados y se descarta el resto. En ratones esto puede corresponder a un 5% del total (1 de cada 20 ratones). Seleccionamos el que nos interesa y eliminamos los 19 restantes.

¿Pero cómo gestionamos este porcentaje en pacientes? ¿Cómo exponemos a un paciente a un tratamiento que puede revertir su mutación en un 5% de las ocasiones, generando, en el 95% restante, otras mutaciones que pueden ser incluso más graves que la queríamos corregir? No es prudente ni justificable éticamente exponer a los pacientes a riesgos que todavía no somos capaces de controlar. Especialmente para terapias in vivo, en la persona.

De momento las pocas terapias CRISPR aplicadas han sido ex vivo, con células extraídas del paciente, editadas en el laboratorio, seleccionadas y retornadas al mismo paciente. Pero esta estrategia solo es válida para unas pocas enfermedades, como las de la sangre.

Cualquier tratamiento destinado a pacientes debe superar las pruebas de seguridad y de eficacia. En primer lugar, la terapia debe ser segura. No debe ser tóxica, no debe generar más daño que el que pretende aliviar. Y, en segundo lugar, si ya es segura, debe poder aportar algún beneficio terapéutico, esto es, debe ser eficaz contra la enfermedad que deseamos tratar.

Reacciones alérgicas

Para completar el problema con las CRISPR, el pasado mes de enero el investigador Matthew Porteus (Stanford, California) alertó a la comunidad científica de que muchas personas ya teníamos anticuerpos y linfocitos contra las Cas9 de las dos bacterias (Streptococcus pyogenes y Staphylococcus aureus) comúnmente usadas para obtener estas nucleasas. Estas bacterias suelen causar infecciones en humanos y por ello nuestro sistema inmunitario las conoce (a ellas y a todos sus componentes, como las nucleasas Cas9). Por eso, si hubiéramos intentado usarlas en personas, habríamos provocado una reacción alérgica, un choque anafiláctico contraproducente en el paciente.

¿Qué se puede hacer? O bien administrar fármacos inmunosupresores, como los que se dan a las personas con órganos trasplantados de por vida; o bien regresar al laboratorio y aislar otras nucleasas de otras bacterias que no tengan relación ni infecten a las personas. Es decir, volver a la investigación básica antes de pensar en aplicarla.

Hoy en día se están desarrollando múltiples variantes de la técnica CRISPR, a cual más innovadora e imaginativa. Algunas de ellas son extremadamente prometedoras, como los editores de bases, una evolución de las herramientas CRISPR capaz de cambiar nucleótidos concretos del genoma sin necesidad de cortarlo. Pero todas ellas conllevan todavía riesgos inaceptables, tanto en seguridad como en eficacia, para saltar al hospital.

Son métodos sofisticados que nos permiten abordar experimentos en el laboratorio como nunca antes habíamos podido hacerlo, pero que todavía no pueden trasladarse a la clínica. Necesitan de mucho más trabajo, mucha más investigación en el laboratorio.

Para quien se pregunte cuándo estarán disponibles las terapias basadas en CRISPR, la respuesta corta es que no lo sabemos. Tan pronto como confirmemos que son seguras y eficaces.

Para una respuesta larga es bueno recordar lo sucedido con un descubrimiento que suscitó unas expectativas terapéuticas similares: la interferencia del ARN como sistema de control de la expresión de los genes. Fue descubierta por Andrew Fire y Craig Mello en 1998, y recibieron el Premio Nobel en 2006 por ello. Se fundaron muchas empresas para desarrollar terapias basadas en ARN de interferencia. Solo una de ellas resistió y, tras 16 años de investigación y desarrollo, y 2.000 millones de dólares invertidos, ha recibido en agosto de 2018 la aprobación del primer fármaco basado en esta tecnología, veinte años después de ser descubierta.

Este artículo ha sido publicado originalmente en The Conversation. Lee el original.The Conversationoriginal

Un artículo de la agencia SINCartículoSINC

Imaginemos una proteína que fuera capaz de identificar un fragmento concreto de ADN y cortarlo, propiciando con ello que la maquinaria de reparación de daños genéticos que tenemos en todas nuestras células se encargara de restaurar la continuidad del cromosoma y, con ello, indujera la aparición de mutaciones específicas en ese mismo lugar del genoma. No hace falta imaginarlo, esa proteína ya existe en la actualidad, la conocemos como la endonucleasa Cas9. Esta proteína es el elemento fundamental de un sistema que utilizan las bacterias para defenderse del ataque de los virus que les acechan, conocido como CRISPR-Cas o, simplemente, CRISPR, descubierto por el microbiólogo español Francisco JM Mojica, de la Universidad de Alicante, hace 25 años. En breve se cumplirán apenas cinco años desde que las investigadoras Jennifer Doudna y Emmanuelle Charpentier sugirieran que el sistema CRISPR podría utilizarse para editar genes con eficacia y precisión.

Las CRISPR no son las únicas herramientas de edición genética que conocemos, pero sí son las más simples, eficaces, asequibles y versátiles. Todas ellas cortan el ADN en lugares precisos y, con ello, promueven cambios específicos, mutaciones, en el genoma. Son como el ratón del ordenador con el que llevamos el cursor a la palabra que tenemos que corregir. Borramos las letras erróneas e introducimos las correctas. Esta es la relevancia de la tecnología de edición genética, capaz de localizar y promover el cambio en secuencias determinadas del genoma.

La edición genética mediada por CRISPR, las tijeras moleculares por excelencia, ha sido una verdadera revolución en biología. Son numerosas las aplicaciones de la edición genética en biomedicina, en biotecnología, en agricultura (plantas con nuevas características o mejor adaptadas), en ganadería (animales resistentes a enfermedades), en diagnóstico, en el control de enfermedades infecciosas diseminadas por insectos… Por lo tanto, es lícito decir que el futuro de la edición genética ya lo tenemos aquí, y sus consecuencias estamos empezando a constatarlas. Ahora bien, podemos preguntarnos si hemos conseguido ya todos los beneficios que cabría esperar del uso de estas herramientas. Evidentemente la respuesta es no. A continuación describo lo que podrán ser algunos aspectos del futuro de la edición genética y sus consecuencias.

Existen millones de bacterias. Muchas de ellas poseen sistemas de defensa CRISPR, potencialmente distintos. Sin embargo, prácticamente todas las aplicaciones conocidas de las herramientas CRISPR en animales provienen del sistema que posee una sola bacteria: Streptococcus pyogenes, que utiliza la proteína Cas9. Para la edición genética de plantas, por el contrario, ha hecho fortuna otro sistema CRISPR parecido, que usa la proteína Cpf1, derivada de las bacterias Prevotella y Francisella. Apenas unas pocas bacterias están aportando las herramientas para todos los experimentos de edición genética. Es lógico pensar que en los próximos años los microbiólogos aíslen y caractericen otros sistemas CRISPR de otras bacterias, con características distintas, más adecuadas, menos propensas a detectar secuencias parecidas en el genoma, con un menor riesgo de ediciones inesperadas y con mayor seguridad para su uso. Las bacterias han tenido miles de millones de años para evolucionar, inventando innumerables soluciones que apenas ahora empezamos a descubrir.

Es en el campo biomédico donde las herramientas CRISPR han suscitado las mayores expectativas. Si podemos usar estos sencillos experimentos de edición genética para reproducir, en modelos celulares y animales, las mismas mutaciones que diagnosticamos en pacientes con alguna enfermedad congénita, entonces seremos capaces de investigar mejor el origen de estas patologías y de explorar posibles tratamientos que les curen o alivien. De nuevo, esto ya es una realidad. Los ratones avatar, que portan exactamente la misma mutación genética diagnosticada en una persona, se han convertido en una de nuestras grandes esperanzas en la investigación, por ejemplo, en enfermedades raras, que globalmente impactan en millones de personas.

Si podemos reproducir mutaciones en modelos experimentales, ¿por qué no aplicar el procedimiento inverso, por qué no corregirlas en las personas afectadas? El uso de las herramientas de edición genética en procedimientos de terapia génica somática (en personas nacidas ya con una determinada enfermedad congénita) es la siguiente aplicación de las CRISPR que se espera llegue pronto a la clínica. Hace casi 30 años que la terapia génica viene prometiendo ser la solución para muchas patologías causadas por alteraciones genéticas. Pero muy pocos han sido los resultados conseguidos. El problema principal ha sido cómo conseguir llevar a la célula adecuada el cambio genético necesario para restaurar la función génica perdida o alterada. Experimentos recientes en células y animales permiten augurar esperanzas de que las herramientas CRISPR pueden jugar un papel importante a la hora de imaginar la próxima generación de métodos de terapia génica. Incorporando estas herramientas CRISPR en partículas virales que sean capaces de llevar su carga hasta diferentes partes del cuerpo podemos fomentar la edición genética en las células diana deseadas. Pero todavía no controlamos estas herramientas CRISPR como quisiéramos. Son demasiado eficientes, promueven demasiados cortes y reparaciones del gen a corregir, generando múltiples correcciones del mismo, no todas beneficiosas. Y pueden cortar también en secuencias genéticas relativamente parecidas, algo no deseable. Si lográramos reducir, controlar la actividad CRISPR aumentaríamos la seguridad y eficacia de estos experimentos que podrían ser la solución para múltiples patologías.

Finalmente, aunque hoy por hoy sea ilegal en muchos países, como el nuestro, habrá quien se plantee usar la edición genética no para corregir mutaciones en personas afectadas sino para modificar características genéticas en embriones humanos, para generar personas con genes modificados a voluntad. Hoy por hoy se me ocurren muy pocos casos en los que la edición genética de embriones pudiera estar justificada (por ejemplo, en parejas afectadas por una enfermedad causada por mutaciones en el mismo gen en las que todos sus hijos estuvieran predestinados a desarrollar la misma enfermedad), que no pudieran abordarse con sistemas de diagnóstico genético preimplantacional. Acabamos de conocer un primer experimento de edición genética, realizado en embriones humanos en EEUU, en los que se ha corregido una mutación que causa muerte súbita en deportistas jóvenes. Este ensayo, pionero, se ha hecho de forma experimental. Ningún embrión editado ha sido implantado para su desarrollo, la siguiente línea roja que algún día se cruzará. Sin embargo, si progresamos en nuestra capacidad de controlar las herramientas de edición genética, en seguridad y eficacia, y si fuera posible, con ellas, impedir el desarrollo de determinados tipos de cáncer o de enfermedades neurodegenerativas con base genética conocida, ¿por qué deberíamos prohibir su uso? Se abre un debate que supera la realidad científica y requerirá incorporar en la discusión diferentes grupos de la sociedad, desde médicos, filósofos, bioeticistas o políticos, para acordar hasta dónde queremos llevar las posibilidades, y también las consecuencias, de la edición genética de nuestro genoma.