Quien más o quien menos ha oído hablar de los organismos genéticamente modificados, o de los transgénicos, que no son exactamente la misma cosa. En su momento hubo mucho debate sobre ellos, pero actualmente la tecnología CRISPR‑Cas ha tomado el relevo.
Se trata de una herramienta que abre muchas puertas clave para que la producción de alimentos sea más eficiente, resiliente y sostenible. Pero, ¿en qué consiste? Y, ¿en qué mejora a los OGM que conocíamos hasta ahora? En esta entrada te lo vamos a explicar.
¿Qué es CRISPR Cas9 y en qué consiste?
A poco que se busque algo de información seria enseguida aparece el símil de la “tijera molecular”. El funcionamiento de esta tecnología es complicado de explicar en pocas palabras y sin tecnicismos. Así que si tienes curiosidad os dejo este video de La Hiperactina, o este otro de Memorias de Dolly, aunque hay muchísimos en Youtube.
Pero, ya que has venido a este blog, vamos a intentar hacer un resumen rápido. La primera idea importante es que se trata de una herramienta de edición genética basado en el sistema que tienen ciertas bacterias para defenderse de los virus. En concreto, la bacteria almacena en su ADN “trozos” del material genético del virus atacante, como si fuera una especie de vacuna que les permitía identificar al virus en caso de que intentara infectar de nuevo a la bacteria o a sus descendientes. Esos trozos se denominan CRISPR (del inglés Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) y por cierto, los descubrió en 1993 Francisco Mojica, junto con su equipo de investigación en la Universidad de Alicante.
La maquinaria se completa con una proteína llamada Cas9 que, simplificando mucho, lleva consigo una “copia” de ese material genético del virus —algo así como su retrato robot, pero bastante más preciso—. Esta proteína va patrullando por la célula de la bacteria, y cuando encuentra a los virus la proteina Cas rompe su material genético justo por esos sitios que ya tiene reconocidos, dejando al virus completamente fuera de juego.
Tras muchas investigaciones que permitieron conocer mejor el funcionamiento de este sistema de defensa, dos investigadoras Emmanuelle Charpentier y Jennifer Doudna consiguieron programar este sistema CRISPR para que reconociera y cortara cualquier tipo de material genético. Este logro les valió el premio Nobel de Química en 2020, ya que el desarrollo de esa “tijera molecular” que podía editar los genes de una manera tremendamente precisa de alguna permitía “la reescritura del código de la vida”, según el secretario general de la Academia.
Decimos editar porque esta tecnología además de cortar genes —lo cual supone normalmente inactivarlos y por tanto impedir que se expresen— también permite introducir la secuencia correcta de un gen defectuoso en el lugar preciso. Así, al cambiar directamente el material genético estamos cambiando a su propietario (realmente a su “libro de instrucciones” que es consultado constantemente) y a su descendencia.
¿Dónde está el CRISPR dentro de la biotecnología? Diferencias con otros sistemas de mejora genética
La tecnología CRISPR forma parte de las llamadas NGTs (Nuevas Técnicas Genómicas), que son aquellas que modifican el genoma de seres vivos sin introducir material genético de otras especies. Es importante destacar esta diferencia porque, a diferencia de lo que ha ocurrido con los organismos transgénicos, las instituciones europeas están abiertas a permitir el desarrollo y cultivo de plantas mejoradas mediante NGTs.
Pero como sabemos que es muy posible que te pierdas en esta maraña de nombres técnicos vamos a hacer un resumen sencillito, para que te ubiques.
- La mejora genética clásica: consiste en seleccionar y cruzar aquellas plantas o animales seleccionados que muestran las mejores características físicas (fenotipo) —como mayor rendimiento o resistencia— para que sus descendientes las hereden. Se basa en la observación de las características visibles o medibles de los individuos y aplica principios genéticos clásicos (las famosas leyes de Mendel).
- Los organismos genéticamente modificados (OGM o GMOs en inglés) son aquellos a los que se les ha alterado uno o más genes con un objetivo concreto.
- En un principio se trataba de eliminar o inactivar genes que causaban un efecto negativo, como la formación de acrilamida (un compuesto cancerígeno) en las patatas o evitar la producción de proteínas del trigo a la que son sensibles los celiacos. Entre las distintas maneras de alterar o inactivar genes una que se utilizaba habitualmente era provocar mutaciones utilizando productos químicos como la colchicina o mediante radiaciones. El CRISPR puede hacerlo también, pero no adelantemos acontecimientos.
- El siguiente paso fueron los organismos transgénicos. A estos se les inserta uno o mas genes procedentes de especies muy alejadas evolutivamente. Es es el caso de los OGM más comunes: maíz, soja, colza o algodón resistentes a determinadas plagas y a herbicidas gracias a la incorporación de genes procedentes de bacterias.
- Por fin llegamos a la tecnología CRISPR-Cas9. Hemos dicho que forma parte de las Nuevas Técnica Genómica (más conocidas por su siglas en inglés NGT) que se caracterizan por no introducir material genético extraño, (es decir procedente de especies con las que los organismos a mejorar no podrían cruzarse de forma natural). El CRISPR ha supuesto un avance gigantesco en la biotecnología, ya que permite identificar con una gran precisión los genes objeto de interés y modificarlos de muy diversas maneras. Pero tiene más ventajas, veamos cuales son.
¿Cuáles son las ventajas y desventajas de CRISPR?
El proceso de edición genética mediante el cual se obtenían hasta hace no mucho tiempo los organismos transgénicos es caro y complicado. Por tanto, podría decirse que entre las principales ventajas del sistema CRISPR Cas9 es que es: rápido (experimentos que antes duraban años ahora se pueden hacer en semanas), sencillo, barato y versátil.
Otra de sus principales ventajas es que es muy preciso, comparación con métodos anteriores. Gracias a ello se han encontrado varias aplicaciones en medicina humana: la tecnología CRISPR no solo facilita la investigación (permite generar modelos de enfermedades) sino que además puede llegar a curar enfermedades cuya causa genética es conocida (el Corea de Huntington o la anemia falciforme). Ya se ha podido curar a un bebé con una enfermedad metabólica hasta entonces incurable.
La principal desventaja es que no es infalible: la proteína Cas 9 puede romper el ADN donde no debe, lo cual puede tener consecuencias muy graves. Aunque se está investigando para controlar los daños, se puede decir que todavía no estamos del todo preparados para utilizar esta tecnología en humanos de manera generalizada.
Las aplicaciones del CRISPR Cas9 en agricultura
Los objetivos a la hora de mejorar las plantas siguen siendo los mismos, aunque es cierto que al ser una técnica más versátil y sencilla, los investigadores tienen un campo más amplio en el que trabajar. Además, lo bueno de las plantas es que resulta más sencillo hacer experimentos y no surgen tantas consideraciones éticas, como en el caso de la medicina humana.
Mayor rendimiento, incluso en situaciones extremas
Uno de los objetivos principales es aumentar el rendimiento y la estabilidad de las cosechas. Para ello se modifican los genes el controlan el rendimiento o la eficiencia fotosintética (es decir, la capacidad de aprovechar la luz solar para obtener energía aprovechable por las plantas).
Además, dadas las preocupantes previsiones de los efectos sobre la agricultura del cambio climático y la degradación de suelos, la posibilidad de obtener variedades de arroz, maíz o soja más tolerantes a sequía, salinidad o bajas temperaturas.
Mayor protección frente a enfermedades y mayor vida tras la cosecha
La tecnología CRISPR Cas9 permite generar resistencia genética frente a virus, hongos y bacterias en cultivos como arroz, cassava, banano y batata.
Por una parte contribuye a reducir las pérdidas de cultivos debido a plagas y enfermedades, y por tanto favorece la seguridad alimentaria. También reduce la necesidad de utilizar productos fitosanitarios y permite alargar la vida poscosecha de diversos alimentos (de patata, tomate o frutas por ejemplo) lo que disminuye mermas en la cadena de suministro.
Mejoras en seguridad alimentaria, en los usos industriales y para la salud (alérgenos, toxinas, nutrientes).
Mediante la edición de los genes es posible modificar el almidón, las grasas o proteínas de algunos alimentos para mejorar textura, su procesado en la industria o sus propiedades nutricionales, como almidón de patata sin amilosa. También se pueden reducir compuestos nocivos o alergénicos y conseguir por ejemplo trigo con contenido muy reducido de gluten, algo que estamos seguros que sería muy bien recibido.
Otra vía de aplicación de la edición génica es la biofortificación, es decir incrementar la presencia de micronutrientes esenciales (vitaminas, minerales) en cultivos básicos con el fin de combatir la malnutrición.
Mejoras en producción animal
En ganadería, también se han desarrollado NGTs para conseguir mejoras en los animales de producción. Entre ellas encontramos: mayor resistencia a enfermedades, mayor masa muscular, vacas sin cuernos o peces que crecen más rápido.
Los asuntos que aún quedan por solucionar
Al tratarse de un avance biotecnológico de enorme magnitud existe el debate acerca de si los organismos obtenidos por CRISPR Cas9 deben regularse al mismo nivel que los OMG; o, dado que no contienen genes externos, podrían acercarse a la mejora genética convencional. La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (más conocida como EFSA en inglés), y en concreto sus expertos en OGMs, sostiene que incluso en estos casos las plantas editadas deben someterse a una evaluación de riesgos detallada. Respecto a los animales, una opinión científica reciente de la EFSA indica que, en general, estas nuevas técnicas no parecen introducir riesgos cualitativamente nuevos en animales de producción. En cualquier caso, al igual que en las plantas cultivadas, consideran necesaria una evaluación caso por caso.
Por otra parte, a pesar de los beneficios potenciales de esta tecnología todavía existen barreras para su implementación. La mayoría de los cultivos editados con CRISPR aún se prueban únicamente en condiciones de laboratorio, no en granjas reales. Además, tal como ocurría con los avances anteriores el acceso a la biotecnología y la infraestructura sigue siendo limitado para los pequeños agricultores en regiones de bajos recursos, especialmente en partes de África y Asia.
