Edición genética: la caja de herramientas que ha revolucionado la biología

Cuando en los años ochenta el joven biólogo alicantino Francis Mojica recogía las bacterias que teñían de rosa las salinas de Santa Pola y las transformaban en una acuarela de Marte, no se imaginaba la repercusión que llegaría a tener su investigación. A partir de la pura curiosidad, descubrió que esos microorganismos eran capaces de cortar el material genético de los virus que les atacaban. Los humanos, que tenemos la suerte de disponer de la naturaleza como una interminable fuente de inspiración, hemos copiado aquella técnica y la hemos convertido en un instrumento cuyo potencial solo puede limitar la imaginación. Las herramientas que han salido de ello permiten modificar el material genético de cualquier organismo con precisión, una capacidad que ha dado lugar a un amplísimo abanico de aplicaciones con las que se trabaja en laboratorios de todo el mundo. Acogiéndonos a los límites no de la imaginación sino del espacio, tanto analógico como digital, recogemos algunas a continuación.

Editar la investigación

Para empezar, las herramientas de edición genética, la más conocida de las cuales es la llamada CRISPR/Cas9 o, simplemente, CRISPR, permiten investigar de una manera que antes no se podía ni soñar. “Son una caja de herramientas que cada uno utiliza para contestar a sus preguntas”, confirma Elena Sancho, investigadora del laboratorio de cáncer colorrectal del Instituto de Investigación Biomédica de Barcelona (IRB).

Una de las principales aplicaciones de estas herramientas es la de obtener modelos para estudiar las características de enfermedades en el laboratorio. "Antes, para obtener ratones con cuatro de las mutaciones características de este cáncer, tuvimos que cruzar animales durante tres años", explica Sancho. Un trabajo que les ha resultado muy útil porque gracias a estos ratones han podido averiguar detalles de la enfermedad que antes no se conocían. Actualmente, parte de esta investigación se realiza con organoides, una especie de miniórganos de laboratorio, que también deben contener las mutaciones adecuadas para que se manifieste el cáncer. Gracias a la edición genética, en lugar de tres años Sancho y sus compañeros han tardado dos meses y medio en obtenerlos.

Otra de las líneas de investigación del laboratorio consiste en estudiar qué células de los tumores son las responsables de la metástasis. Esto se logra introduciendo una modificación genética distinta en cada uno de los tipos de células que lo forman. Estas modificaciones hacen que las células produzcan varias proteínas fluorescentes, de modo que quedan etiquetadas y se les puede seguir la pista. Gracias a las etiquetas, se puede observar cuáles hacen metástasis y estudiarlas para encontrar la manera de desactivarlas.

Editar terapias

Además de revolucionar la investigación, la edición genética tiene aplicaciones terapéuticas directas. Una de las que más eco ha tenido en las últimas semanas es la obtención de cerdos humanizados hasta tal punto de que sus órganos se puedan utilizar en trasplantes en humanos. Hace dos semanas la Universidad de Maryland anunciaba que por primera vez se había trasplantado el corazón de uno de estos cerdos a una persona. Actualmente, los experimentos con cerdos humanizados ya logran trasplantar el corazón, los riñones y los islotes pancreáticos (unos grupos de células del páncreas donde se producen hormonas como la insulina) de cerdos modificados genéticamente a primates no humanos, que pueden vivir perfectamente con estos órganos varios años.

Otra cosa que permiten realizar estas herramientas es modificar directamente el genoma humano para curar enfermedades de base genética. Se calcula que cerca de 10.000 de estas enfermedades están provocadas por una sola mutación, por lo que, en principio, podrían corregirse con tan solo una modificación. Este concepto ya se utiliza para tratar enfermedades genéticas de la sangre como la anemia falciforme o la beta talasemia. En estos casos, se extrae la sangre del paciente, se modifican los genes de las células que la forman y se vuelve a inyectar. Además de esto, también se están realizando ensayos para tratar enfermedades genéticas que afectan a la vista. El ojo es un órgano accesible y aislado del resto, por lo que la edición genética no tiene impacto en otras partes del cuerpo.

Editar bacterias

Pero la salud no solo depende de las células humanas. En nuestro cuerpo existen más células con ADN no humano que células humanas. La mayoría son bacterias que viven en los intestinos y en la piel. Cuando envejecemos, la composición de las bacterias de la piel cambia. Allí hay ciertos grupos de bacterias que producen antioxidantes muy potentes y que se extinguen a medida que pasa el tiempo. Sin embargo, estas bacterias se pueden modificar genéticamente para optimizar su función y se pueden incluir en productos cosméticos para ralentizar el envejecimiento de la piel. "Es una especie de yogur para la piel", explica Marc Güell, investigador de la Universidad Pompeu Fabra que ha trabajado en este tipo de proyectos.

Otra cosa que se puede conseguir es que estos microorganismos actúen como una especie de sensores. En una investigación financiada por el departamento de Defensa de Estados Unidos, "estamos recableando los circuitos genéticos de estas bacterias para que registren si han sido sometidas a radiación o para que detecten hormonas o la presencia de inflamación", explica Güell. Esto puede servir a los militares para saber qué ha sucedido en el campo de batalla, pero también para implementar una medicina inteligente en la que cuando las bacterias detecten inflamación, liberen una sustancia para combatirla.

Editar verduras

La edición genética también puede utilizarse para generar productos para el consumo humano. Esto, que ya se ha realizado desde hace milenios con la selección artificial de plantas y animales domésticos (los tomates salvajes eran pequeños, llenos de semillas y muy ácidos), ahora se puede acelerar. Además, como “las técnicas son simples de utilizar, cualquier laboratorio o empresa puede utilizarlas”, explica Josep Maria Casacuberta, investigador del Centro de Investigación en Agrigenómica (CRAG).

El trigo, por ejemplo, contiene una cuarentena de genes implicados en la producción de unas proteínas llamadas alfa-gliadinas, que son uno de los principales componentes del gluten. Con un solo experimento, se ha logrado modificar más de una treintena de estos genes y disminuir en un 80% la reacción que el cereal produce en celíacos. Aunque este trigo todavía no está en el mercado, hay otros vegetales modificados que sí lo están: soja con alto contenido de ácido oleico o champiñones que se mantienen blancos más tiempo.

También se están desarrollando tomates con alto contenido en ácido gamma-aminobutírico, una sustancia que contribuye a reducir la presión arterial, maíz más tolerante a la falta de agua o cítricos resistentes a bacterias patógenas. En Europa no se pueden comercializar estos productos porque la legislación es muy restrictiva, pero tal y como explica Casacuberta, justamente "en estos momentos se está discutiendo de forma intensa esta legislación". Según el investigador, "el momento es particularmente importante", porque se espera que dentro de unos meses Europa se posicione de nuevo respecto al uso de las técnicas modernas de edición genética en productos para el consumo humano.