Primero definamos ingeniería genética (IG), ya sé, las definiciones pueden hacer las cosas aburridas pero, como decía Richard Feynman, sin éstas no podemos tener un punto de referencia y nos perderíamos o no entenderíamos lo que abordaremos.
La IG se define como: “la modificación deliberada de las características de un organismo por la manipulación de su material genético”. Esta rama de la ciencia no es muy vieja, ya que inició en la década de los sesenta del siglo pasado cuándo se sentaron las bases que han dado al mundo una gran cantidad de productos.
En los inicios de la IG se implementó el uso de enzimas de restricción, de DNA sintético para la inserción (también llamada clonación) de fragmentos del material genético y del uso de organismos, también modificados, para realizar estos procedimientos. En resumen, y para ponerlo en palabras simples, estas herramientas permitieron hacer un simple “corta y pega”: corte del gen de interés, pegado en un vector sintético y multiplicación de este nuevo elemento en una bacteria para su posterior modificación, expresión o purificación. No es tan sencillo, y requeriría un poco más de espacio para explicar esto, pero espero que les dé una idea.
Posteriormente, llegó una técnica que aceleró este proceso, la “reacción en cadena de la polimerasa” (o PCR por sus siglas en inglés). Con la PCR se pueden obtener millones de copias de un gen, modificarlo y clonarlo aún más fácilmente (¡al menos en el papel!). Muchas otras herramientas se fueron añadiendo a la IG hasta el punto en el que se han generado muchos organismos genéticamente modificados (OGM).
Pero aclaremos algo antes de seguir con la historia. Hasta aquí pareciera que todo es súper fácil y que un OGM se puede obtener en una semana. Esto es engañoso, pues cualquier estudiante que haya trabajado en algún proyecto como los mencionados sabe que toma mucho más tiempo que eso. Aun así, en términos razonables, la clonación puede hacerse en uno a tres meses. Claro, depende qué más involucre el proyecto, pues el clonar el gen puede ser sólo el primer paso.
Supongamos que se quiere insertar dicho gen en otro organismo, es decir, generar un transgénico. Para no aburrirlos podemos resumir que esto tomaría mucho más que los seis meses, y en ocasiones es el proyecto de un alumno de doctorado, o de varios. Bueno, pero eso era hasta hace unos años, ya que los avances metodológicos y el conocimiento no han parado. En años recientes, por ahí del 2011, inicio el uso de un sistema totalmente novedoso para modificar organismos. Este es el famoso sistema CRISPR/Cas y con el cual se ha acelerado y revolucionado la IG.
Hay varios protocolos, pero el más ampliamente utilizado hace uso de una enzima, Cas9, que se encuentra en los sistemas CRISPR/Cas de la bacteria Streptococcus pyogenes y con la cual se puede modificar en menos pasos un determinado gen, o bien insertar un gen en otro organismo, también en menos pasos. Lo mismo que lo que describí arriba, no es tan sencillo, pero con este sistema solo se necesita “construir” un vector que expresará el ARN con la modificación deseada, el mismo tendrá las señales necesarias para que sea reconocido por Cas9 y que tenga identidad con el gen a mutar o modificar. De tal forma, y usando la misma analogía del inicio, Cas9 hace las veces de “tijeras moleculares” que usan como molde el ARN producido por la construcción mencionada. Una vez que se hace el “corte”, los sistemas de reparación de la célula que se está modificando lo repararán y generarán la mutación deseada. Es en este paso cuando se puede introducir otro gen en la mezcla, el cual debe contar con cierto parecido en sus extremos con la secuencia a modificar; de tal forma, los mecanismos de reparación usarán este fragmento y lo insertarán en el ADN del organismo.
De nuevo, en el papel suena fácil, pero se requiere entrenamiento para realizar este procedimiento, así como el manejo de algunas técnicas de IG. Desde su advenimiento se ha empleado para hacer modificaciones en la generación de una gran variedad de OGMs. También han surgido varias compañías que pueden hacerlo por uno, claro, siempre que se pague. En resumen, el sistema CRISPR/Cas ha llegado para quedarse y para ayudarnos en muchos campos, incluida la IG. Pero ¿cuál es el origen de estos sistemas? De esto podemos hablar en otra ocasión.
Imagen tomada de Barrangou y Doudna. 2016. Nature Biotech 34: 933 a
