Descubriendo CRISPR/Cas 9

 

blue_dna_by_reby_c-d3ia7s92La ingeniería genética cada vez cobra más protagonismo en cuanto a avances del mundo de la salud se refiere. El estudio de la microbiología y su inherente biología molecular nos ayuda a conocer la intrincada maquinaria celular y bioquímica que permite la vida de los organismos.

Hoy vamos a conocer una técnica que va a dar mucho que hablar en los próximos años. Sin ir más lejos, sus impulsores, entre los que se haya el microbiólogo español Francisco Juan Martínez Mojica, estuvieron en todas las quinielas del recién entregado Premio Nobel de Fisiología y Medicina 2016.

Hablamos del sistema CRISPR/Cas 9.

 

¿Qué es CRISPR/Cas 9?

Se trata de una novedosa técnica de ingeniería genética basada en un sistema de defensa hallado en microorganismos en la que intervienen unas secuencias especiales del genoma bacteriano y la enzima endonucleasa Cas 9.

bacteriophage
Estructura de un virus bacteriógafo

Las bacterias y otros microorganismos también pueden ser atacados por un tipo de virus conocidos como bacteriófagos. El virus introduce su RNA o DNA en la bacteria y éste toma el control de la síntesis de proteínas y de esta forma puede reproducirse. Frente a estos ataques, los microorganismos poseen dos sistemas de defensa. El hasta ahora conocido de restricción/modificación, que mediante enzimas se encarga de destruir el material genético foráneo, y nuestro protagonista de hoy, el CRISPR/Cas 9.

 

¿Cómo funciona?

Cuando se comenzó a secuenciar el genoma de bacterias y microorganismos se observó que en algunos había zonas con secuencias que incluían repeticiones palindrómicas, pero que no tenían una función conocida. Estas secuencias estaban separadas por otras, conocidas como espaciadores, que curiosamente se parecían a secuencias halladas en material genético de virus. Cerca de estas secuencias comenzaban los genes que mediante el proceso de traducción del RNA crearían una enzima conocida como Cas 9. Esta enzima se trata de una endonucleasa , un tipo de enzimas con capacidad para romper los enlaces fosfodiester que unen la cadena de DNA.

DNA editingEl hallazgo sorprendente fue descubrir que esas secuencias sin uso aparente constituían un sistema de defensa. Cuando el virus introduce su material genético, este comienza a unirse a diversos componentes celulares del hospedador. Entre esos componentes vamos a tener a una enzima Cas 9 formando un complejo con una sección de RNA producida a partir de la secuencia CRISPR (RNA guía). Si el material genético del virus llegara a unirse a este complejo, quedaría inactivado y degradado. ecoliAdemás, la proteína Cas 9 puede coger una sección del RNA o DNA viral e integrarlo en la secuencia CRISPR, modificando el genoma bacteriano y facilitando el reconocimiento de ese material genético viral para el propio microorganismo y su futura descendencia. Podríamos decir que esa bacteria consigue fabricarse una “vacuna” contra ese virus que transmitirá de generación en generación.
En resumen, el sistema CRISPR/Cas 9 introduce una sección de DNA de un organismo en el DNA de otro con una precisión hasta ahora inexistente. Y lo más increíble es que puede hacerse con cualquier tipo de DNA (plantas, animales, microorganismos…).

 

¿Qué aplicaciones tiene?

Como hemos visto, este increíble sistema es un bisturí genético que puede aplicarse a cualquier genoma. De momento es una técnica en desarrollo pero promete estar a la vanguardia en los avances médicos de la próxima década. Con el sistema CRISPR/Cas 9 se podría corregir cualquier anomalía en el DNA como enfermedades hereditarias, congénitas o desórdenes metabólicos. También supondrá un avance en cuanto a mejoras biotecnológicas debido a la eficacia para poder modificar e incluir genes en diferentes organismos. Sin duda habrá que estar muy pendientes de cómo esta herramienta genética se abre camino en el mundo biosanitario.

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              Archae, uno de los microorganismos donde Francis Mojica encontró la secuencia CRISPR.

Como hemos comentado al principio, merece mención especial el descubridor de este sistema, Francis Mojica, en la Universidad de Alicante. Él encontró las secuencias palindrómicas mientras estudiaba la supervivencia de Archae y otros microorganismos en un ambiente salino extremo y fue el  primero en plantear que dichas secuencias podrían ser un sistema de inmunidad de las bacterias frente a determinados virus.

 

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