CRISPR, aplicaciones del ‘corta y pega’ genético

Las herramientas CRISPR permiten editar el material genético de las células y podrían emplearse en el tratamiento de numerosas enfermedades, incluido el COVID-19. Conoce las principales aplicaciones de la edición genética.

RISPR-Cas9 es una herramienta popularmente conocida como el ‘corta y pega genético’ porque permite editar el ADN de cualquier organismo, se ha definido como el avance científico más importante del último siglo, y por él se ha concedido el Premio Nobel de Química 2020 a sus descubridoras, las científicas Jennifer Doudna, profesora de la Universidad de California, Berkeley, y Emmanuelle Charpentier, de la Unidad Max Planck para la Ciencia de los Patógenos.

Pero, actualmente, ¿cuáles son las aplicaciones prácticas de las herramientas CRISPR de edición genética? Lo cierto es que aún no hay ningún medicamento o terapia aprobados basados en CRISPR, pero esta técnica ya se está evaluando en ensayos para eliminar el VIH o tratar enfermedades como la distrofia muscular de Duchenne, el Huntington, el autismo, la progeria, la fibrosis quística, el cáncer triple negativo, o el síndrome de Angelman, e incluso se está investigando como un potencial nuevo test diagnóstico para detectar el coronavirus o una terapia capaz de destruir su genoma.El genetista Lluís Montoliu, del Centro Nacional de Biotecnología (CNB-CSIC), y uno de los mayores expertos en esta técnica, ha explicado a Webconsultas que en estos momentos las aplicaciones biomédicas de CRISPR que están siendo más favorecidas son las aplicaciones ex vivo –que quiere decir fuera del paciente– y que tienen que ver con la sangre y con la piel, especialmente con la sangre.

Por ejemplo, la anemia falciforme, la beta talasemia, y cualquier tipo de inmunoterapia para tratar el cáncer en la que se puedan extraer células del sistema inmunitario del paciente, para editarlas fuera del cuerpo y devolverlas al paciente una vez editadas. Aunque, advierte, aún no son tratamientos aprobados, sino ensayos clínicos que están actualmente en marcha. De hecho, señala, hay un total de 41 ensayos clínicos con herramientas CRISPR.

Ana Sastre Perona, investigadora del Instituto de Genética Médica y Molecular del Hospital Universitario La Paz (Ingemm) afirma que hasta ahora la mayor utilidad de las CRISPR ha sido a nivel de investigación básica e investigación traslacional, porque ha ayudado, entre otras cosas, a generar modelos de enfermedades. Al conocer las alteraciones genéticas de los pacientes han sido capaces de reproducirlas en sistemas, bien sea de ratón, bien sea con células humanas, y disponer de mejores modelos de enfermedad ha permitido investigar posibles opciones terapéuticas.

Aplicaciones médicas de la edición genética CRISPR

La investigadora de Ingemm nos ofrece tres ejemplos del uso actual de CRISPR en el ámbito médico:

• Anemia de Fanconi. Un grupo español del Centro de Investigaciones Energéticas Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), liderado por el Dr. Juan Bueren, que trabaja en terapia celular, y han conseguido editar las células de la médula ósea de niños con anemia de Fanconi y reimplantárselas en el marco de un ensayo clínico, con el objetivo de regenerar la médula ósea de estos pacientes y evitar que tenga fallos.
• Terapia para cáncer con células CAR-T. Básicamente se cogen las células T –que eliminan células que no reconocen como propias del organismo– del sistema inmune del propio paciente, se editan para que sean capaces de atacar a las células del tumor que tiene, y se las reimplantan. De hecho, a principios de 2020 un ensayo clínico en fase I realizado por el Centro de Cáncer Abramson de la Universidad de Pensilvania (EE. UU.) que se publicó en Science demostró que los linfocitos T extraídos de tres pacientes con cáncer avanzado y editados con CRISPR-Cas9 antes de volver a introducírselos pueden persistir, prosperar yfuncionar meses después y sin causar efectos adversos.
• Epidermólisis bullosa, que provoca que a los afectados se les caiga la piel, es otra de las patologías en las que se han probado estas herramientas y ha se han realizado ensayos en los que se han obtenido células de la piel de esos pacientes que se han reparado con CRISPR y se les han vuelto a implantar, con lo cual tienen tejido sano o reparado en su cuerpo.

Diagnosticar y tratar la infección por SARS-CoV-2 con CRISPR

Otra de las potenciales aplicaciones de las herramientas CRISPR que está siendo analizado es su utilidad para detectar la infección por coronavirus, o incluso como tratamiento del COVID-19. Montoliu nos cuenta que “el laboratorio de Jennifer Doudna ha realizado muchísimas contribuciones al universo CRISPR, y en septiembre propuso un nuevo método de diagnóstico basado en CRISPR, donde utiliza otra proteína Cas que se llama Cas 13a, y que se puede aplicar para detectar por ejemplo el RNA del genoma del coronavirus SARS-CoV-2 y puede utilizarse para diagnosticar COVID-19, según ellos dicen, en 5 minutos, con un sistema de fluorescencia”. El hallazgo debe confirmarse aún, pero en opinión de Montoliu resulta prometedor.

Además, un nuevo proyecto liderado por científicos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) está investigando para utilizar la técnica CRISPR de edición genética para destruir el genoma ARN del coronavirus. “Se trata –afirma el genetista– de un proyecto financiado por la plataforma de salud global del CSIC –que se ha nutrido de fondos de mecenazgo privado de empresas y de ciudadanos–, y en el que se ha reunido a virólogos y a biólogos moleculares y a especialistas en estas proteínas CRISPR-Cas, con el objetivo de utilizar una nueva proteína CRISPR-Cas que se llama Cas 13d, que es capaz de cortar específicamente moléculas de ARN. Dado que el coronavirus, su genoma, su corazón, es una molécula de ARN, lo que hemos planteado y estamos investigando es la manera de construir una herramienta CRISPR Cas dirigida contra el coronavirus que lo degrade, y que así impida su replicación. Sería como un tratamiento antiviral directo al corazón del coronavirus”.

Las CRISPR podrían usarse “para controlar o combatir enfermedades infecciosas transmitidas por insectos, como la malaria, el zika, el dengue, el chikungunya, la fiebre amarilla…”.

Este experimento se encuentra todavía en la fase de laboratorio, advierte el científico, pero si tienen éxito podría convertirse en un tratamiento contra el COVID-19. “Hay dos vías independientes de investigación que van a seguir coexistiendo; de hecho, hay muchos virus para los cuales no tenemos vacuna, pero tenemos tratamiento. Este es el caso del virus de inmunodeficiencia humana (VIH) o el virus de la hepatitis C, para los que no existe vacuna, pero sí un tratamiento eficaz. Como muchísimos investigadores estamos investigando sobre el SARS-CoV-2 la idea es tener tanto vacunas que sean eficaces y seguras, como tratamientos que sean eficaces y seguros”.

Otros posibles usos de la edición genética

Las herramientas CRISPR de edición genética son muy versátiles y sus posibilidades de uso van más allá de la medicina. Montoliu nos pone como ejemplo la “biotecnología vegetal para producir plantas editadas que estén mejor adaptadas al medio ambiente, a la sequía, que luchen mejor contra plagas de insectos, o que tengan propiedades organolépticas, tanto a nivel de sabor, como de propiedades físico químicas que las hagan más aptas para el consumo”.

En tecnología animal se podría emplear, afirma, para crear cabañas de cerdos que sean resistentes por ejemplo al síndrome reproductor respiratorio, un virus que afecta a los cerdos y se introduce a través de un receptor en las células, por lo que “si utilizamos CRISPR para inactivar ese receptor, el virus ya no puede infectar a los cerdos”.

Y, finalmente, las propuestas más innovadoras en cuanto a la utilización de sistemas CRISPR servirían, según el genetista, “para controlar o combatir enfermedades infecciosas transmitidas por insectos, como la malaria, el zika, el dengue, el chikungunya, la fiebre amarilla…”. Como explica Montoliu todas estas enfermedades son transmitidas por mosquitos y se podría utilizar un grupo de aplicaciones CRISPRque en inglés se conocen genes drive (impulso génico en español), y que permiten implementar algún tipo de modificación en el ciclo de vida del mosquito para que deje de transmitir la infección, o para eliminar o reducir significativamente las poblaciones; y esa es una de las aplicaciones que tiene más futuro y que está recibiendo muchísimo apoyo, por ejemplo por parte de la Fundación Bill y Melinda Gates.

Por qué no utilizar la edición genómica en embriones humanos

Evitar que una enfermedad genética se transmita a los descendientes es ya una posibilidad real gracias al diagnóstico genético preimplantacional, que permite seleccionar a un embrión libre de la alteración que origina dicha patología, y no es necesario por lo tanto utilizar las técnicas de edición genómica para conseguirlo.

Pero es que, además, si se manipula un embrión humano con una herramienta de este tipo el cambio introducido afectaría también a sus células germinales y sería heredado por sus descendientes. Esto significa que antes de modificar su genoma es imprescindible confirmar primero que esta técnica es totalmente segura y no va a generar ningún tipo de defecto hereditario.

A este respecto, Ana Sastre señala que con las herramientas de las que disponemos actualmente sería posible modificar un embrión humano, pero hay tal variedad de posibles efectos secundarios que no conocemos que se tendrían que hacer estudios de seguridad muy extensos, porque en cada tejido los efectos van a ser distintos y prever el efecto que puede tener a nivel del organismo entero es extremadamente complicado, además de las barreras éticas para modificar embriones humanos.