La tecnologia CRISPR/Cas9.

 La tecnología CRISPR/Cas9 es un medio molecular utilizada para editar el genoma de las célula, de todos los seres vivos. Son como unas tijeras moleculares capaces de cortar cualquier molécula de ADN realizandola  en forma muy precisa y totalmente controlada.  Con la capacidad de cortar el ADN, permite modificar su secuencia, eliminando o insertando un nuevo ADN.

En el año 2012 un equipo de investigadores dirigido por las doctoras Emmanuelle Charpentier en la Universidad de Umeå y Jennifer Doudna, en la Universidad de California en Berkeley, demostraron cómo convertir la maquinaria natural en una herramienta de edición programable, que permite cortar cualquier cadena de ADN in vitro. Es decir, lograban programar el sistema para que se dirigiera a una posición específica de un ADN cualquiera y lo cortaran y esto permitiria curar enfermedades genéticas. Esta tecnología se desarrolló en un proyecto de investigación básica, cuyo objetivo era descubrir cómo las bacterias combaten las infecciones virales. La tecnología CRIPR, actualmente está investigada por un camino prudente en la forma de su uso, el siguiente dibujo refleja algunas de las aplicaciones de esta tecnología.

 

 

 

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Es una forma para que los científicos eliminen o inserten bits específicos de ADN en células con increíble precisión, que ofrece oportunidades de realizar cosas que realmente no fueron posibles en el pasado.

La tecnología CRISPR ya se ha usado para cambiar el ADN en las células de ratones y monos y de otros organismos también. Científicos chinos mostraron recientemente que incluso podrían usar la tecnología CRISPR para cambiar genes en embriones humanos. Científicos en Filadelfia mostraron que podían usar CRIPR para eliminar el ADN de un virus VIH integrado a partir de células humanas infectadas.

La oportunidad de hacer este tipo de edición del genoma también plantea cuestiones éticas que tenemos que considerar, porque esta tecnología puede emplearse no sólo en células adultas, sino tambien en los embriones de los organismos, incluyendo nuestra propia especie. Se ha hecho un llamado para un acuerdo mundial sobre la tecnología que se ha inventado y considerar todas las implicaciones éticas y sociales involucradas en la misma.

Las bacterias tienen que luchar con los virus, estas tiene solo unos minutos para anular los efectos del virus. Algunas bacterias tienen en sus células un sistema inmune llamado CRIPR, que les permite detectar el ADN viral y destruirlo. Una parte del sistema CRISPR es una proteína llamada Cas9, que puede buscar, cortar y eventualmente degradar el ADN viral de una manera específica, la proteína Cas9 puede aprovechar dicha función como una tecnología de ingeniería genética.

Cuando los virus infectan una bacteria, penetran su ADN en la misma, el sistema CRISPR extrae el ADN del virus y la incluye en pequeños tramos del cromosoma del ADN bacterial y luego lo insertan en un sitio llamado CRIPR.

El sistema CRISPR son repeticiones palindrómicas cortas, espaciadas y agrupadas regularmente, por medio de la cual permite a las células grabar, con el tiempo, los virus que las han atacados y más importante, estos tramos de ADN se transmite a la progenie de las células, para proteger a las mismas  de los virus no solo en una generación, sino a través de muchas generaciones de células, permitiendo a las mismas mantener un registro de la infección, el CRISPR es como una  vacunación genética para las células.

Una vez que esos tramos de ADN se han insertado en el cromosoma bacteriano, la célula hace una pequeña copia de una molécula llamada ARN, de color rojo en el siguiente dibujo muy esquematico, que es una réplica exacta del ADN viral, el ARN es un pariente químico del ADN y permite la interacción con moléculas de ADN con una secuencia emparejada. Asi que esos pequeños trozos de ARN del CRIPR asociados, se unen a la proteína llamada Cas9, de color amarillo en el dibujo, que forma un complejo que funciona como un guardia celular.

 

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Este recorre buscando a través de todo el ADN celular, zonas que coincidan con las secuencias en los ARN unidos y al encontrar estos sitios, como se puede ver en la anterior figura, este complejo se une con el ADN y permite que la tijera Cas9 corte el ADN viral, haga una separación muy precisa, asi que la podemos pensar como un complejo guardian Cas9 ARN, siendo analogo a un par de tijeras que pueden cortar el ADN, hacer una separacion de doble cadena en la hélice del ADN y lo más importante, este complejo es programable, que se puede programar para reconocer secuencias de ADN particulares y hacer un corte en el ADN en ese sitio. Se descubrio que esta actividad podría ser aprovechada por la ingeniería del genoma y hacer posible que se hagan cambios muy precisos en el ADN de las células en el sitio donde se introdujo esta ruptura, en cierto modo es parecido a la forma de usar un programa de procesamiento de textos para corregir un error tipográfico en un documento. 

 La idea básica para usar el sistema CRISPR para la ingeniería del genoma, se debe a que las células tienen la capacidad de detectar el ADN roto y repararlo, cuando una célula vegetal o animal detecta un corte de doble cadena en su ADN, arregla ese corte, ya sea juntando los extremos del ADN roto con un pequeño cambio en la secuencia de esa posición, o se puede reparar agregando un nuevo trozo de ADN en el lugar del corte, como se muestra en el siguiente dibujo.

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 Si se conoce una forma de introducir cortes en el ADN en lugares exactos se puede poner en funcionamiento un mecanismo en las celulas para reparar esos cortes, ya sea por interrupcion o agregado de una nueva informacion genetica. Pudiendose programar la tecnologia CRISPR para hacer una reparacion en el ADN en la posicion de una mutacion causante de la fibrosis quistica, por ejemplo, con lo cual se podria activar celulas para reparar esa mutacion. Se trabaja en la ingenieria del genoma desde 1970. obteniendose tecnologias para secuenciar , copiar e incluso para la manipulacion de ADN.

La tecnología CRISPR se usó para modificar un gen, produciendo un pequeño cambio en el ADN, en un gen responsable del color negro de estos ratones. Se obtuvieron ratones blancos que se diferencian de los negros en solo un pequeño cambio en un gen en el genoma y son aún así completamente normal. Y cuando se hace la secuencia del ADN de estos animales, se encuentra con que el cambio en el ADN ha ocurrido exactamente en el lugar donde se indujo, usando la tecnología de CRISPR.

 

Eduardo Ghershman, 22.1.2016