El programa de EUREKA que podéis escuchar aquí está dedicado a edición génica, en concreto a la revolucionaria técnica CRISPR. Par hablar de este tema hemos contado con la Margarita Díaz, Profesora de Microbiología en la Facultad de Biología de nuestra Universidad, quien lo hace de forma muy amena y entusiasta, unas cualidades que solemos encontrar en aquellos quienes aman su trabajo.  Debajo incluyo el guion del programa, incluido algunos comentarios de Margarita.

El prestigioso premio de este año de Fronteras del Conocimiento otorgado por la fundación BBVA ha sido concedido este año a Charpentier, Doudna y Mojica, este último español, por sus aportaciones por “revolucionar la edición genética con el método CRISPR/Cas9 . Estas mismas personas suenan como candidatos a un próximo Nobel. Si se busca en internet CRISPR/Cas9 uno encuentra millones de enlaces, normalmente esto ocurre con los muy famosos pero es extraño encontrar que algo aparentemente tan críptico como CRISPR tenga tantos enlaces, de algo importante debe tratarse.

 

Pregunta 1.

Al parecer los grandes enemigos de las procariotas son los bacteriófagos (o fagos) entre quienes mantienen una carrera armamentística desde hace miles de millones d años ¿Qué son los fagos y por qué son tan temidos por las bacterias?

 

Pregunta 2.

 Creo que los fagos se utilizan para curarnos de enfermedades bacterianas. ¿De que forma lo hacen?

El uso de la fagoterapia tiene la ventaja de que su especificidad sobre una bacteria. Se pueden usar coktail de fagos que ataquen a varias bacterias para no necesitar saber cuál es realmente el responsable de la infección. Otra ventaja es que necesita muy poca dosis terapeútica y solo es necesario una aplicación ya que se multiplica y mantiene en la célula a la que ataca. Y cuando las bacterias mueren, los fagos no permanecen tras la infección. No perjudiciales; fáciles de producir y aplicar; No efectos secundarios.

 

Pregunta 3.

Pero las bacterias no han permanecido sumisas ante el ataque de los fagos. Al parecer han desarrollado una estrategia por mantener la integridad de su material genético frente al ataque de los fagos que le ha conferido una habilidad asombrosa para detectar, y posteriormente recortar y editar el material genético infectado. Creo que aquí es donde procede que hablemos de CRISPR. Es un acrónimo un tanto extraño. En español corresponde a:  Repeticiones Palindrómicas Cortas Agrupadas y Regularmente Interespaciadas . Recordemos que un palíndromo es una palabra o frase que suena lo mismo leida de izquierda a derecha que de derecha a izquierda, por ejemplo: Amor a Roma. ¿Que es CRISPR? ¿Cómo se relaciona con las palabras que da origen a ese acrónimo?

Al inicio de la década de los 2000, investigadores desarrollaron las nucleasas con dedos de zinc, proteínas sintéticas cuyas regiones de unión a ADN les permitían cortar el ADN en puntos específicos. Después, las nucleasas sintéticas llamadas TALENs dieron una vía más sencilla para llegar a ADN específico y se predijo que sobrepasarían a los dedos de zinc. Ambas dependen de la elaboración de proteínas específicas para cada ADN objetivo, un procedimiento bastante más complicado que los ARN guía. Los CRISPRs son más eficientes y pueden llegar a más genes que ambas técnicas

Pregunta 4.

 CRISPR siempre se le encuentra asociado a otra siglas cripticas Cas9  ¿Qué es Cas9?

CAS: Crispr associated system. Existen otros sistemas más complejos de 3 -33 proteínas Cas. Cas9 es la de Streptococcus pyogenes.

El proceso de editar un genoma con CRISPR/Cas9 incluye dos etapas. En la primera etapa el ARN guía se asocia con la enzima Cas9. Este ARN guía es específico de una secuencia concreta del ADN, de tal manera que por las reglas de complementariedad de nucleótidos se hibridará en esa secuencia (la que nos interesa editar o corregir). Entonces actúa Cas9, que es una enzima endonucleasa (es decir, una proteína que es capaz de romper un enlace en la cadena de los ácidos nucléicos), cortando el ADN. ARN guía actúa de perro lazarillo llevando a Cas9, el ejecutor, al sitio donde ha de realizar su función.

 

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La manipulación genética ya no es una especulación científica. La técnica CRISPR la ha convertido en una realidad. En el desarrollo de esta técnica ha ocupado un lugar destacado Francisco Martínez Mojica.

Al ser preguntado Francisco Mojica en la revista Genetica Médica News por cuándo y cómo se produjo su primer contacto con las secuencias CRISPR responde:

“Hace mucho tiempo, casi me mareo de pensarlo. Fue a principio de los años 90, cuando estaba finalizando mi tesis doctoral. Las encontramos mientras secuenciábamos unas regiones del genoma de unos microorganismos, las arqueas de la especie Haloferax mediterranei, procariotas que habitan en medios hipersalinos. En concreto, estas arqueas fueron aisladas de las salinas de Santa Pola, en Alicante. De repente, nos encontramos con esa gran sorpresa: unas secuencias que se repetían a una distancia regular una de otra, lo cual para nosotros era algo completamente nuevo. Luego nos enteramos de que anteriormente sí se había recogido un hallazgo similar en bacterias.”

Aunque como suele ocurrir en la actualidad el desarrollo de la ciencia es el trabajo de muchas personas. En Héroes del CRISPR (artículo publicado en Cell en 2016) se mencionan doce grupos de investigación claves en el desarrollo de esta tecnología. Sin embargo, la mayor parte del reconocimiento está recayendo en manos de EMMANUELLE CHARPENTIER Y JENNIFER DOUDNA, que recibieron el premio príncipe de Asturias de 2015, aunque la labor de Francisco Martínez Mojica es cada vez más reconocida. El premio de Fronteras de la Ciencia, patrocinado por el BBVA, este año lo han recibido EMMANUELLE CHARPENTIER Y JENNIFER DOUDNA y FRANCISCO MOJICA. Los mismos investigadores suenan como candidatos a un Premio Nobel. Aunque se lo diesen a los tres se dejarían fuera otros investigadores cuyo papel también ha sido fundamental. No sería la primera vez que esto ocurre, paso con la estructura del ADN, cuyos méritos se lo llevaron merecidamente Watson y Crick pero se suele olvidar el papel de otra persona, la química británica Rosalind Franklin, sin cuyo trabajo probablemente no habrían llegado a ese descubrimiento, así lo cuenta el propio Watson. Otro caso parecido es el descubrimiento de la Penicilina como medicamento, la fama la tiene Alexander Fleming, pero su descubrimiento no se habría convertido en el medicamento que ahora es sin los trabajos de Cecil George Paine y Howard Florey, y para ser justo de algunos investigadores más.

 

Pregunta 5.

¿Qué papel ha ocupado el recientemente galardonado por la fundación BBVA Francisco Juan Martínez Mojica? (Para muchos el español más próximo a obtener un premio Nobel en ciencias)

La manipulación genética ya no es una especulación científica. La técnica CRISPR la ha convertido en una realidad. En el desarrollo de esta técnica ha ocupado un lugar destacado Francisco Martínez Mojica. Aunque como suele ocurrir en la actualidad el desarrollo de la ciencia es el trabajo de muchas personas. En Héroes del CRISPR (artículo publicado en Cell en 2016) se mencionan doce grupos de investigación claves en el desarrollo de esta tecnología. Sin embargo, la mayor parte del reconocimiento está recayendo en manos de Doudna y Charpentier. Ellas tuvieron varias ideas geniales: una fue simplificar la técnica; otra, la mejor que tuvieron en mi opinión, fue incluir las palabras “edición de genomas”, tener esa intuición. En cualquier caso, un premio a una persona es tremendamente injusto. A dos y a tres, también. En este caso, un premio a diez personas estaría más cerca de la justicia. Descubrió su existencia y le asignó la función de inmunidad adaptativa a virus y plásmidos. También fue el que propuso el acrónimo (en su descubrimiento se llamaba de otra manera SRSR; repeticiones cortas regularmente espaciadas; luego en Holanda las llamaron SPIDER y luego se pusieron de acuerdo entre ellos) en una publicación de unos microbiólogos holandeses. También otras funciones en la naturaleza como formación de cuerpos fructíferos (Myxococcus) y aumento de patogenicidad en Francisella novicida.

El punto de inflexión para llegar a la revolución que supone CRISPR?. Para Mojica, fue en, cuando el grupo de Virginijus Siksnys en 2011, de Lituania, demostró que podía transferirse el sistema de una bacteria a otra radicalmente diferente, y que funcionaba. Eso probaba que podía usarse porque era activo en otros huéspedes. Los microbiólogos tenemos claro que ese fue un trabajo fundamental. Ya en 2012: herramienta molecular útil en el laboratorio. Emmanuelle Charpentier en la Universidad de Umeå (Francia) y Jennifer Doudna, en la Universidad de California en Berkeley, Science

Desde entonces se ha utilizado en muchos organismos, incluida la levadura del pan (Saccharomyces cerevisiae), pez cebra (Danio rerio), mosca de la fruta (Drosophila melanogaster), nematodos (Caenorhabditis elegans) plantas y ratones, entre otros.

Está en el 40 % de las bacterias y el 90 % de las arqueas.

 

 

Pregunta 6.

Estamos ante una técnica, la edición génica, que no hace muchos años parecía de ciencia ficción. Creo que fue en 2014 cuando se produjo una noticia un grupo de investigadores chinos liderados por Junjiu Huang anunciaron que habían modificado células de un embrión humano para demostrar que era posible corregir un defecto genético, mediante CRISPR/Cas9, asociado a una grave enfermedad, la beta-talasemia. Eso significaba que se podía modificar genéticamente un embrión humano.  Las posibilidades que ofrece la aplicación de esta tecnología parece ser enormes, pero quizás generen miedos ¿Cómo lo ves?

No hay tantos problemas éticos en el tratamiento de enfermedades genéticas en adultos, la terapia génica. Ya se está trabajando con esta tecnología en estas enfermedades como la Corea Por ejemplo, sabemos que existen variantes del receptor de quimiocinas CCR5 , proteína de la membrana celular empleada por el virus de inmunodeficiencia humana (VIH) para infectar, que no permiten la entrada del virus en la célula. Editar la secuencia de CCR5 en embriones permitiría crear humanos inmunes a la infección por VIH. Continuando por esa senda podríamos llegar a plantearnos crear humanos más resistentes al cáncer al Alzheimer y a la diabetes, con huesos más resistentes y músculos más poderosos, o con cerumen seco y mejor olor corporal. Todo un escenario de ciencia ficción de consecuencias inquietantes.de Huntington, el Síndrome de Down o la anemia falciforme. Otra aplicación aparentemente futurista, pero no tan quimérica es la reprogramación de nuestras células para que corten el genoma del VIH.

Así, el MIT (Instituto Tecnológico de Massachussets) anunció ya en marzo de 2014 que había conseguido curar a un ratón adulto de una enfermedad hepática (tirosinemia de tipo I) de origen genético utilizando esta tecnología.

Otro posible objetivo sería modificar ciertos caracteres que suponen alguna ventaja frente al desarrollo de enfermedades.

Ruido actual es a usarlo en humanos, ya se usa en muchos otros organismos

Sobre las patentes, después de la entrevista Margarita nos envía el siguiente enlace, indicame que al parecer ya se ha resuelto:

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Las aplicaciones comerciales de productos relacionas con CRISPR son inmensas. Addgene, una organización sin ánimo de lucro que facilita el intercambio de material para usos genéticos entre laboratorios, realiza anualmente miles de intercambios relacionados con CRISPR. La asociación ha recibido secuencias génicas activadoras de CRISPR de 11 equipos de investigación independientes.    

En el momento actual hay una guerra de patentes relacionados con la técnica CRISPR. En esta lucha de patentes están implicadas varias empresas e investigadores.  Cada vez hay más voces que piden que, debido a la gran capacidad de curar enfermedades por parte de CRISPR-Cas9, la tecnología no quede protegida por patente y se deje como acceso público. La propia Charpentier, una de las descubridores de la técnica, asegura que la tecnología ha sido puesta libremente a disposición de la comunidad investigadora, por lo que no cree que la patente suponga ningún obstáculo al avance científico.

Las aplicaciones no solo alcanzan el ámbito de la medicina. También es muy importante en la elaboración de alimentos fermentados en la cual las bacterias tienen un papel crucial (lácteos, por ejemplo). Se puede vacunar a las bacterias fermentadoras frente a los virus más frecuentes que les atacan y de este modo evitar los problemas de muerte de los fermentadores. También se pueden usar para desarrollar antibióticos selectivos

  

Pregunta 7.

 Cuando se busca en internet ¿Qué es CRISPR? aparecen infinidad de “enlaces patrocinados”. Es decir: anuncios de ventas de productos. Por tanto no hablamos ya de investigación básica, estamos ante productos comerciales ¿Qué aplicaciones comerciales tiene CRISPR?

En la guerra de patentes s están Editas Medicine,  Intellia Therapeutics, ambas de Cambridge, y CRISPR Therapeutics, una start-up de Basilea (Suiza) cofundada por Charpentier. Zhang cofundó Editas Medicine, que en diciembre de 2014 anunció que había comprado la licencia para el uso de su patente al Instituto Broad. Pero Editas no tiene el monopolio sobre CRISPR porque Doudna también fue cofundadora de la empresa. Y desde que salió la patente de Zhang, Doudna ha roto con la empresa, y su propiedad intelectual en forma de su propia patente pendiente de aprobación se ha vendido bajo licencia a Intellia. Para complicar aún más las cosas, Charpentier vendió sus derechos de la misma solicitud de patente a CRISPR Therapeutics.

Agricultura: En 2014, el investigador chino Gao Caixia aplicó para patentes para la creación de una cepa de trigo que es resistente al oídio.

Por otra parte, cada vez hay más voces que piden que, debido a la gran capacidad de curar enfermedades por parte de CRISPR-Cas9, la tecnología no quede protegida por patente y se deje como acceso público. La propia Charpentier asegura que la tecnología ha sido puesta libremente a disposición de la comunidad investigadora, por lo que no cree que la patente suponga ningún obstáculo al avance científico.

Intereses médicos como terapia génica ya mencionada.

No solo tiene aplicaciones en el ámbito de la medicina. También es muy importante en la elaboración de alimentos fermentados en la cual las bacterias tienen un papel crucial (lácteos por ejemplo). Se puede vacunar a las bacterias fermentadoras frente a los virus más frecuentes que les atacan y de este modo evitar los problemas de muerte de los fermentadores.

También se pueden usar para desarrollar antibióticos selectivos

  

Pregunta 8.

¿La legislación española permite modificar genéticamente embriones (al parecer en UK si está autorizado)?

Los pasos que tendría que seguir un centro español que quisiera imitar a Niakan y su equipo. “La Ley de Reproducción Asistida de 2006 permite la investigación en embriones humanos que derivan de tratamientos de reproducción asistida” (Lluis MOntoliu CNB).

- primera condición sería contar con la aprobación de los progenitores, que decidan ceder sus embriones sobrantes a la investigación (dispuestos la tercera parte según el Servicio de Reproducción de la Salud Dexeus. Monste Boada). También pueden donarlos u optar por destruirlos.

- segunda condición: obtener permisos legales para su uso en investigación: CNRHA tendría que aprobarlo si el fin fuera reproducción asistida. Si el fin es el estudio de los genes en los embriones humanos habría que recurrir a la Comisión de Garantías para la donación y utilización de células y tejidos humanos. (presidido por el directos del instituto de Salud Carlos III).

Si fuera un caso similar al reino Unido harían falta los dos permisos ya que el fin último es incrementar la eficiencia de la reproducción asistida.

Expertos opinan que si se hubiera dado el caso en España sí se hubiera autorizado ya que no se contempla la implantación de los embriones fruto de estudio (Luis Montoliu)

 

“Las tecnologías de “edición” de embriones tocan temas muy sensibles, y por eso es apropiado que se valoren todas las implicaciones éticas antes de dar el paso adelante”, declaró a la BBC la doctora Sarah Chan, de la Universidad de Edimburgo. “Confiemos en que nuestro sistema regulatorio funciona y que la ciencia sigue alineada con los intereses sociales”.

Sin embargo, este temor no se encuentra en el director de la Alianza Genética del Reino Unido, Alastair Kent, que señala que la investigación aprobada ahora puede ser un fructífero trabajo, “la edición del genoma es una poderosa herramienta de investigación”.

Cuándo y dónde nacerá un niño CRISPR no se sabe, pero ahora lo puede hacer casi cualquiera. Para legislar sobre ello no solo tienen que estar los políticos y los científicos, sino también la propia sociedad.

 

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Al ser preguntado Francisco Mojica en la revista Genetica Médica News sobre si la investigación básica esta valorada respondia;

Creo que no lo está. De hecho, cuando uno pide financiación para llevar a cabo un proyecto, lo primero que te preguntan es por el posible uso de lo que estás haciendo. Investigábamos porque nos llamaba la atención ese fenómeno y estábamos convencidos de que era importante, aunque no tuviéramos un objetivo concreto en mente.

Resulta que al final de CRISPR han derivado no uno, sino múltiples usos, por ejemplo, transportar proteínas fluorescentes a cualquier sitio del genoma de un organismo, desarrollar antimicrobianos selectivos que maten exclusivamente a bacterias patógenas…La lista es bestial. Esto deriva de una investigación muy básica que no tiene nada que ver con lo que se está desarrollando ahora mismo y que en un principio no se podía predecir ni imaginar siquiera.

Cuando desde el inicio uno dirige una investigación hacia una aplicación concreta, si le van muy bien las cosas, a lo mejor le sale, pero cuando estudias algo muy primario abres un gran abanico de posibilidades. Ése es el gran beneficio de la investigación básica.

 

Tengo la esperanza de que tras la experiencia de CRISPR se comprenda el potencial de la investigación básica. Si alguien no es capaz de verlo es que está de espaldas a la realidad.

 

Pregunta 9.

Por lo que veo se abre todo un mundo de posibilidades para los estudiantes. ¿Qué titulaciones son las más apropiadas para investigar en este campo?

Pregunta 10.

Margarita, para finalizar, me gustaría que me hablases de tus investigaciones

Estas investigaciones son un ejemplo de lo importante que es la investigación básica en nuestra sociedad y tendría que ser un ejemplo para este tipo de investigaciones tengan un mayor apoyo tanto económico como social por nuestros gobernantes. NO puede existir investigación aplicada sin una buena investigación básica.