Escalando montañas recónditas, sumergiéndose en fosas marítimas, sudando en desiertos. Los científicos recorren los lugares más recónditos del mundo para encontrar bacterias que no hayan entrado en contacto con los humanos. ¿Por qué? Porque en estos años el sistema CRISPR-Cas se ha convertido en una importante herramienta para encontrar los mejores tratamientos para patologías de origen genético que hasta ahora no tenían cura, pero se han encontrado con una importante barrera.
Esta tecnología nace de las secuencias repetitivas presentes en el ADN de bacterias y arqueas (organismos procariotas). En estas repeticiones, estos microorganismos albergan fragmentos de material genético de virus que han infectado a sus antepasados, lo que les permiten reconocer si se repite la infección y defenderse cortando el ADN de los invasores mediante proteínas Cas asociadas a estas repeticiones. Se trata de un mecanismo (sistema CRISPR-Cas) de defensa antiviral que actualmente permite cortar y pegar trozos de material genético en cualquier célula. Sin embargo, en los últimos años, esta tecnología se ha encontrado con un importante enemigo: los anticuerpos humanos.
Los microorganismos utilizados actualmente para editar el ADN son patogénicos para los humanos, como los estreptococos o staphylococcus aureus. Esto provoca que el sistema inmunitario les ataque, evitando su acción terapéutica. Es por ello que los científicos se han ido a los lugares más recónditos del mundo para encontrar bacterias que no hayan tenido contacto con los humanos actuales. Y, además, han ‘viajado en el tiempo’.
Las proteína CRISPR de bacterias ancestrales "siguen funcionando como herramientas de edición, no son reconocidas por los anticuerpos que se activan contra los CRISPR-Cas actuales, y tienen además propiedades que son singulares"
“Nuestra idea era conseguir las secuencia de los sistemas CRISPR de antaño, de hace millones de años, con proteínas suficientemente distintas que esperábamos que también sirvieran de edición”, explica a Consalud.es el Dr. Lluis Montoliu, investigador del Centro Nacional de Biotecnología del CSIC (CNB-CSIC) y del CIBERER, y responsable de uno de los equipos que han participado en el proyecto dirigido por el investigador Rául Pérez-Jiménez del CIC nanoGUNE. Como demostraron en el estudio publicado en ‘Nature Microbiology’, la investigación ha sido un éxito.
El proceso ha sido complicado, pues no hay proceso fósil más antiguo de 2 millones de años. Con un procedimiento matemático se ha dado a un superordenador las secuencias CRISPR actuales y se le ha mandado volver atrás en el tiempo para buscar las secuencias ancestrales, de proteínas de edición CRISPR que formaron parte de bacterias que habitaron el planeta hace 137 o 200 millones de años e incluso 200 mil millones. ¿Las secuencias proporcionadas por el ordenador existieron? “No podemos estar seguros que existieran de verdad, pero sí estamos seguros de que son compatibles con la variabilidad de secuencias que observamos hoy en día”. Tras ser sintetizadas se probaron en laboratorio y se demostró “que siguen funcionando como herramientas de edición, no son reconocidas por los anticuerpos que se activan contra los CRISPR-Cas actuales, y tienen además propiedades que son singulares, son menos específicas y tienden a cortar moléculas de ADN y ARN de cadena sencilla”.
LAS ESTRATEGIAS DE EDICIÓN GÉNICA
Cuatros años para encontrar la secuencia, caracterizarla, estudiarla e introducirla en células humanas para ver si eran capaces de editar el ADN humano, pese a lo millones de años trascurridos. Así aparece una herramienta que permitirá tratar todas aquellas patologías de origen genético: enfermedades poco frecuentes como la fibrosis quística o la enfermedad de Huntington, algunos tipos de cáncer, la artrosis, diabetes y enfermedades neurodegenerativas de las que se conozca la causa.
Pero no es la única herramienta de edición génica actual. En esa búsqueda en espacio y tiempo, también se están creando otras estrategias para llegar a tratamientos, métodos diagnósticos y soluciones para las patologías de origen genético. Una de ellas, que está suponiendo también una revolución en la edición génica, son los editores de bases, una penúltima versión de editores CRISPR, “la última versión son los editores de calidad que van siguiéndole”, explica el experto.
En opinión del Dr. Montoliu los editores de bases “están llamadas a superar a las herramientas CRISPR-Cas9 tradicionales en eficacia, precisión y seguridad”
Esta “genialidad”, en palabras que le dedica el Dr. Montoliu en su blog, fue creada y presentada por el investigador David Liu del instituto Broad-MIT en 2016. Consiste en "utilizar variantes de la nucleasa Cas9 total o parcialmente inactivas (dCas9=Cas9 muerta, incapaz de cortar el ADN; o la nikasa, solamente capaz de cortar una de las dos hebras del ADN) para llevar el complejo CRISPR-Cas a nuestro gen favorito (aprovechando la guía de ARN específica que dirigía la Cas9 al sitio complementario en el genoma), pero en vez de cortar el ADN, convertir la identidad de las bases nitrogenadas químicamente". Es decir, cambiar una C por una T o una G por una A en la secuencia de ADN.
Estos editores consiguieron corregir en 2021 un mutación puntual en ratones del gen lamin A, causante de la Progeria de Hutchinson-Gilford, una enfermedad extremadamente rara que progresa con envejecimiento acelerado. Meses después corregían una mutación en primates no humanos, en macacos. En opinión del Dr. Montoliu los editores de bases “están llamadas a superar a las herramientas CRISPR-Cas9 tradicionales en eficacia, precisión y seguridad”.
Las herramientas CRISPR y de edición génica abren las puertas a un escenario muy esperanzador para múltiples enfermedades. “Son unas herramientas extraordinariamente versátiles y que además son relativamente sencillas de utilizar. Ahora tenemos que poner el hincapié en verificar que sean seguras y eficaces para que puedan ser trasladadas paulatinamente hacia los ensayos clínicos en humanos”, indica el Dr. Montoliu.