Desde la infancia estamos llenos de cuentos que estructuran nuestro ser. Son esas historias que nos enseñan valores morales, buenas prácticas, estándares sociales, aspectos de la realidad, pero sobre todo moldean nuestro deseo mediante la fantasía. En este texto requerimos una vez más de un cuento, en esta ocasión será para comprender los problemas imbricados en un debate científico. Específicamente, tomaré un cuento pensado por Francisco Gabilondo Soler, bien conocido como Cri-Cri.
En Cosas de millones, con pocas palabras, pero firmes ante su postura, se coloca al grillo cantor ante un experto de música. Este experto era un señor alto y seco que no le importaba nada más que comprar las canciones de Cri-Cri: le ofrecía riquezas a costa de un trabajo arduo durante unos años. Pero a la mente del señor con antenas vino la experiencia de un individuo que se condenó, después de aceptar un contrato similar, a recibir un millón de pesos diarios a cambio de que su música ya no fuera suya; sólo el dinero. Después de recibir tanta cantidad de dinero, no sabía ni dónde guardarlo o qué hacer con él. Al final, por las montañas de dinero que poseía, sólo quedó gastarlo en su destrucción. Sin embargo, dicha destrucción arrasó con pozos, minas y bosques y, a pesar de todo eso, continuó recibiendo un millón de pesos; aquel sueño de dinero se convirtió en una verdadera maldición. Esta experiencia tal vez no sea verídica, pero convenció a Cri-Cri de no aceptar tal oferta, pues prefirió continuar con lo único que le interesa a un grillo que se dedica a crear música con una hoja: preservar su libertad y autonomía de poder contar historias como éstas.
Sorprendentemente, veo en este cuento un acontecimiento similar en la edición genética de humanos, pues existe una oferta extraordinaria de poder erradicar enfermedades humanas, casi de ser una salvación para los problemas humanos. Pero antes de llegar al contrato, primero tendrá que conocer quién es nuestro grillo cantor.
¿Quién es el que anda aquí?
Esta historia comienza con algo desconocido para ese entonces. Era el año de 1987, cuando un grupo de investigación situado en la universidad de Osaka, en Japón, estaba interesado por una pequeña bacteria llamada Escherichia coli. Intrigado por cómo es que esta pequeña sobrevivía en ambientes adversos, una confabulación apareció en el momento de secuenciar su ADN. Fue interesante observar que a un lado del gen que estudiaban existían secuencias de nucleótidos repetidas y espaciadas, un patrón desconocido para ese entonces. “No se ha encontrado homología con otras secuencias, y se desconoce su significado biológico”, concluirían en dicho artículo, pues no todos los días se encuentran patrones a niveles moleculares, así que debía existir alguna razón. Es así que el hallazgo sobre el significado de esas secuencias llevó a la principal pregunta de cualquier ciencia: ¿por qué?
Años más tarde entrarían en escena varios actores humanos de los cuales sólo mencionaré a uno: Francisco Mojica, un estudiante de doctorado que, por el año de 1995, había caracterizado a estas secuencias como palindrómicas, pero lo que fraguaba la emoción es que no estudiaba a E.coli, sino a una arquea, un organismo distinto de las bacterias. Años más tarde, al encontrar que estaban presentes en una enorme cantidad de organismos, se acrecentó la emoción por encontrar un sentido biológico a este fenómeno desconocido.
Claro, antes de encontrar su sentido, habría que ponerle un nombre. Fue hasta el año 2002 que, después de una descripción muy fina de estas secuencias, se le conocería como CRISPR (del inglés Clustered Regularly Interspaced Short Paindromic Repeats). Ya quedaba claro que las secuencias CRISPR se encontraban en una gran diversidad de sistemas biológicos y son agrupaciones cortas palindrómicas que se repiten, pero se carecía de una explicación que exclamara “¡CRISPR es por esto… y hace esto…!”. En estos años podríamos decir que existía una neblina cuando se caminaba por encontrar el sentido a las secuencias CRISPR, hasta que se observó algo increíble: muchas de estas secuencias CRISPR provenían de un virus. Algo que podría indicar una relación con otros actores no-humanos, pues casi al mismo tiempo otro actor no-humano de reparto dejó de resistirse al ocultamiento: las nucleasas Cas asociadas a CRISPR, las cuales son enzimas que cortan la cadena de ADN viral en lugares muy específicos. Ahora, las preguntas eran: ¿por qué en las secuencias CRISPR hay secuencias virales?, y ¿qué relación tienen las secuencias CRISPR con las nucleasas Cas?
¿Y quién es ese señor? Es un sistema inmune
Hay que aclarar dos cosas por si se ha extraviado en tan enredoso camino. Por un lado, CRISPR es una secuencia de ADN que tiene como característica fragmentos repetidos (imagine que la hebra está codificada en términos de “TTATT”) e inmediatamente junto a ella hay fragmentos provenientes de virus que, posteriormente a ellos, se vuelve a encontrar una secuencia repetida palindrómica; sucediendo lo mismo a lo largo de un fragmento del ADN. Por otro lado, las endonucleasas Cas se dedican a cortar fragmentos de ADN, pero no de la misma bacteria, si no de los virus. Es decir, por alguna razón las bacterias cortan en cachitos el ADN viral que ingresa y, en vez de desecharlo, lo incorporan a las secuencias CRISPR.
Con estos elementos, en 2007, por fin se propondría un sentido biológico a este elemento: es un sistema “inmunológico” de las bacterias para defenderse de bacteriófagos (virus). Se planteó que, cuando una bacteria es infectada por un virus, la manera de defenderse es que “integra” el ADN del virus a sus secuencias CRISPR, y las integran porque, ante una futura reinfección, éstas secuencias se unen a la nucleasa Cas y funcionan como futura “guía” para indicarle que, ahora sí, corte en pedacitos al ADN viral que quiere infectar.
Imagine la escena de batalla: un bacteriófago identifica e infecta a una bacteria. Inmediatamente después, la bacteria reconoce que esta secuencia es el arma del bacteriófago y, en vez de desecharla, la incorpora en su reserva de armamento que representan las secuencias CRISPR. Posteriormente, recibe otro ataque de un bacteriófago que ocupa la misma arma, es decir, la misma secuencia de ADN para infectar; y la sorpresa se encuentra en que, al reconocerla como la misma mediante la reserva de armamento CRISPR, la ocupa para que sea una guía para las armas propias de la bacteria, las endonucleasas Cas. El sentido de CRISPR es claro: permite a una bacteria resistir ante el ataque viral.
Tal como nosotros, las bacterias se infectan y también se defienden contra una infección viral. No obstante, por más increíble que esto parezca, mi interés no versa puramente en la biología de este sistema, si no en su uso como tecnología. En este sentido toca entender cómo este señor se volvió un grillo cantor que llama la atención de todo el mundo.
¿Por qué se transformó en señor?
Para entender la importancia de CRISPR como tecnología es importante retomar un par de ideas. En primer lugar, mencionaré únicamente su aplicación a edición genética en humanos que está dedicada a erradicar las enfermedades de origen genético, pues muchas de estas se deben a una mutación en el ADN. Sin embargo, editar el genoma es mucho más complejo que borrar y colocar una letra en un texto, ya que se requieren de herramientas moleculares que serán útiles si son precisas para identificar dónde cortar, si realizan un corte efectivo y se asegure que no provoca ningún daño.1
Si se ha percatado, el sistema “inmunológico” de la bacteria que se ha descrito más arriba cumple con las características que se buscan en la edición genética: un corte efectivo y preciso del ADN. Sólo faltaría proponer un método que diseñe el ARN que guiará a la enzima y brinde un ADN molde para que la célula pueda reparar el corte efectuado por la enzima Cas y se pueda asegurar una edición genética.
No pasó tanto tiempo cuando ese método de diseño llegó al año 2012,2 en el que las investigadoras Emmanuelle Charpentier y Jennifer Doudna desarrollaron la idea de ocupar el sistema “inmunológico” de las bacterias como una herramienta de edición genética mediante la síntesis de un ARN guía. Es decir, sacaron al virus y a la bacteria de la ecuación, y se quedaron únicamente con su maquinaria: propusieron sintetizar ARN con el orden necesario para identificar el error y aprovecharlo como guía de corte para la nucleasa Cas. La fama de esta tecnología se encuentra en que es mucho más pequeña que los grandes complejos moleculares, además de sencilla de utilizar, más barata y rápida para editar.
Lamentablemente, llegamos al límite de esta primera parte, pero no a su final —si es que existe alguno. En la segunda parte veremos que CRISPR/Cas se volvió una tecnología muy útil, pero controvertida. Veremos que la oferta del “señor experto”, alto y seco, contiene un par de dilemas éticos para el grillo cantor.
Rodrigo Sánchez-Villa
Biólogo por parte de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM). Actualmente es estudiante de Maestría en Filosofía de la Ciencia de la misma Universidad.
Referencias
- Daley, G. “Introduction to the Special Issue on CRISPR”, Perspectives in Biology and Medicine, 63 (1), pp. 1-13.
- Baltimore, D., y otros. “A prudent path forward for genomic engineering and germline gene modification”, Science, 348(6230), 2015, pp. 36-38.
- Doudna, J., y Charpentier, E. “The new frontier of genome engineering with CRISPR Cas9”, Science 346(81258096).
- Ishino, Y., y otros. “Nucleotide sequence of the iap gene, responsible for alkaline phosphatase isozyme conversion in 119 Escherichia coli, and identification of the gene product”, Journal of bacteriology, 169(12), 1987, pp. 5429-5433.
- Jasanoff, S.; Hurlbut, J. B., y Saha, K. “CRISPR democracy: Gene editing and the need for inclusive deliberation”, Issues in Science and Technology, 32(1), 2015, pp. 25-3.
- Lander, E. S., y otros. “Adopt a moratorium on heritable genome editing”, Nature, 567(7747), 2019, pp. 165-168.
- Morrison, M., y de Saille, S. “CRISPR in context: towards a socially responsible debate on embryo editing”, Palgrave Communications, 5(1), 2019, 1-9.
- National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine, Human Genome Editing: Science, Ethics, and Governance, Washington, DC, The National Academies Press, 2017
1 Para conocer un poco más sobre la edición genética se invita a leer el texto Edición genética: el balance entre el poder y la ética de esta misma sección.
2 El objetivo de este texto no cubre importantes tensiones existentes al momento de patentar CRISPR como herramienta tecnológica. Se invita a leer el texto CRISPR: el nombre de la edición genética de esta misma sección.