Es CRISPR. Dos científicos que fueron pioneros en la revolucionaria tecnología de edición de genes son los ganadores del Premio Nobel de Química de este año.
La selección del Comité Nobel de Emmanuelle Charpentier, ahora en la Unidad Max Planck para la Ciencia de Patógenos en Berlín, y Jennifer Doudna, en la Universidad de California (UC), en Berkeley, pone fin a años de especulaciones sobre quién sería reconocido por su trabajar en el desarrollo de las herramientas de edición de genes CRISPR – Cas9. La tecnología permite ediciones precisas del genoma y se ha extendido por los laboratorios de todo el mundo desde su inicio en la década de 2010. Tiene innumerables aplicaciones: los investigadores esperan usarlo para alterar genes humanos y eliminar enfermedades, crear plantas más resistentes, eliminar patógenos y más.
CRISPR, el disruptor
Varios otros científicos, además de Charpentier y Doudna, han sido citados y reconocidos en otros premios de alto perfil como contribuyentes clave en el desarrollo de CRISPR. Entre ellos se encuentran Feng Zhang en el Instituto Broad del MIT y Harvard en Cambridge, Massachusetts, George Church en la Facultad de Medicina de Harvard en Boston, Massachusetts, y el bioquímico Virginijus Siksnys en la Universidad de Vilnius en Lituania (ver “Los muchos pioneros de CRISPR”).
Doudna estaba “real y profundamente dormida” cuando el timbre de su teléfono la despertó y recibió una llamada de un reportero de la revista Nature, quien le dio la noticia.
“Crecí en un pequeño pueblo de Hawai y nunca en 100 millones de años me hubiera imaginado que esto sucediera”, dice Doudna. “Estoy realmente aturdida, estoy completamente en estado de shock”.
“Conozco a tantos científicos maravillosos que nunca recibirán esto, por razones que no tienen nada que ver con el hecho de que son científicos maravillosos”, dice Doudna. “Me siento muy humilde”.
MUCHOS PIONEROS DE CRISPR
No habría CRISPR sin Francisco Mojica, literalmente. El microbiólogo de la Universidad de Alicante en España ayudó a dar nombre al sistema. En 1993, Mojica identificó secuencias de ADN repetitivas peculiares en el genoma del arquea Haloferax. Más tarde demostró que secuencias similares estaban muy extendidas en procariotas y material genético coincidente en fagos, virus que infectan bacterias.
En 2005, planteó la hipótesis de que estas secuencias eran parte de un sistema inmunológico microbiano. Con Ruud Jensen de la Universidad de Utrecht en los Países Bajos, Mojica ideó el acrónimo ahora ganador del premio Nobel: CRISPR, abreviatura de repeticiones palindrómicas cortas agrupadas regularmente interespaciadas. Por su trabajo en CRISPR, Mojica compartió el premio de medicina del Albany Medical Center de US$500,000 en 2017 con Charpentier, Doudna, Feng Zhang y Luciano Marraffini en la Universidad Rockefeller en la ciudad de Nueva York.
Doudna y Charpentier no fueron los únicos científicos que se dieron cuenta de que el sistema CRISPR podía programarse para cortar otras piezas de ADN. En 2012, cuando el dúo publicó sus experimentos que mostraban que el sistema CRISPR-Cas9 podía cortar ADN aislado, un equipo dirigido por el bioquímico Virginijus Siksnys de la Universidad de Vilnius en Lituania, mostró cómo la enzima Cas9 podría recibir instrucciones para cortar secuencias de ADN predefinidas. . En 2018, Siksyns compartió el Premio Kavli en Nanociencia con Doudna y Charpentier.
La decisión del Comité del Nobel de no incluir a Zhang fue una de las mayores sorpresas. El genetista ha sido nombrado comúnmente, con Charpentier y Doudna, como el trío con más probabilidades de ganar un Nobel por CRISPR. El equipo de Zhang, en un artículo científico de principios de 2013, modificó el sistema CRISPR-Cas9 para hacer cortes precisos del genoma en células humanas y de ratón. El equipo de Church describió el trabajo de corte de ADN de células humanas casi al mismo tiempo.
Nacido de bacterias
CRISPR, abreviatura de repeticiones palindrómicas cortas agrupadas regularmente interespaciadas, es un “sistema inmunológico” microbiano que las bacterias y arqueas, o procariotas, utilizan para prevenir la infección por virus llamados fagos. En esencia, el sistema CRISPR brinda a los procariotas la capacidad de reconocer secuencias genéticas precisas que coinciden con un fago u otros invasores y se dirigen a estas secuencias para su destrucción utilizando enzimas especializadas.
El trabajo anterior había identificado estas enzimas conocidas como proteínas asociadas a CRISPR (Cas), incluida una llamada Cas9. Pero Charpentier, trabajando primero en la Universidad de Viena y luego en el Centro Umeå de Investigación Microbiana en Suecia, identificó otro componente clave del sistema CRISPR, una molécula de ARN que participa en el reconocimiento de secuencias virales, en la bacteria Streptococcus pyogenes, que puede causar enfermedades en humanos.
Charpentier informó del descubrimiento en 2011 y ese año entabló una colaboración con Doudna. En un artículo histórico de 2012 en la revista Science, el dúo adaptó el sistema CRISPR-Cas9 para que funcionara en un tubo de ensayo y demostró que podía programarse para cortar sitios específicos en ADN aislado. Su sistema programable de edición de genes inspiró innumerables aplicaciones en medicina, agricultura y ciencia básica, y una fiebre del oro que continúa ajustando y mejorando CRISPR y para identificar otras herramientas de edición de genes.
“Esperábamos que realmente pudiéramos traducir esto en una tecnología para reescribir el código genético de células y organismos”, dice Martin Jinek, bioquímico de la Universidad de Zúrich, postdoctorado en el laboratorio de Doudna y co-autor líder del importante artículo de Science. “Lo que no apreciamos del todo fue la rapidez con la que otros en el campo adoptarían la tecnología y luego avanzarían”.
El trabajo también desencadenó una feroz batalla de patentes, principalmente entre el Broad Institute y la UC Berkeley, que continúa hasta el día de hoy sobre quién posee los lucrativos derechos de propiedad intelectual de la edición del genoma CRISPR-Cas9.
Aún así, Church está de acuerdo con cómo se repartió el premio. Aunque está orgulloso del trabajo en su laboratorio y en el laboratorio de Zhang, Church dice que este trabajo podría clasificarse como ingeniería e invención, en lugar de descubrimiento científico. “Creo que es una gran elección”, dice.
Siempre es difícil distinguir un descubrimiento como premio, dice Collins. “Prácticamente nada surge de la nada”, dice. “Cuando miras cualquier descubrimiento, es difícil decidir a quién elegir”.
Pero un aspecto único de la edición del genoma CRISPR-Cas9 ha sido la facilidad y versatilidad de la técnica, agrega. “CRISPR-Cas hizo que esto fuera mucho más aceptable”, dice Collins. “No hay ningún laboratorio de biología molecular que yo sepa que no haya comenzado a trabajar con CRISPR-Cas”.
Carrera para comercializar
En menos de una década, los investigadores han utilizado CRISPR-Cas9 para desarrollar cultivos, insectos, modelos genéticos y terapias humanas experimentales editadas con genoma. Se están realizando ensayos clínicos para utilizar la técnica para tratar la anemia de células falciformes, la ceguera hereditaria y el cáncer. Doudna, Charpentier y otros en el campo, han lanzado una generación de empresas de biotecnología destinadas a desarrollar la técnica para lograr estos objetivos.
Pero la tecnología también ha generado controversia, en particular por sus aplicaciones incipientes en células humanas. En noviembre de 2018, el biofísico chino He Jiankui anunció que habían nacido gemelas de embriones que él y sus colegas habían editado utilizando CRISPR-Cas9. La noticia provocó indignación: la edición de embriones plantea una serie de preocupaciones éticas, sociales y de seguridad, y muchos investigadores de todo el mundo condenaron rápidamente el trabajo de He.
En septiembre, un panel internacional convocado por las principales sociedades científicas de EE. UU. y el Reino Unido concluyó nuevamente que la tecnología no está lista para su uso en embriones humanos que están destinados a la implantación.
Este artículo es una traducción de otro publicado en Nature. Puedes leer el texto original haciendo clic aquí.
