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miércoles, 30 de diciembre de 2015

¿EN QUÉ CONSISTE CRISPR? EL DESCUBRIMIENTO DEL AÑO


 CRISPR (crisper) es una invención de las bacterias, donde funciona como una especie de sistema inmune contra los virus que las atacan. Pero los científicos lo han domesticado y convertido en una herramienta de tal eficacia, versatilidad y facilidad de uso que ha puesto la modificación del ADN –incluido el humano— al alcance de cualquier laboratorio de genética.
 El sistema tiene dos componentes básicos: un trozo de ARN, el mensajero de la información genética, que sirve de guía para identificar el fragmento de ADN que se quiere editar, y una enzima que lo corta. Esta herramienta tiene su origen en un sistema de defensa de las bacterias, que utilizan el CRISPR para integrar el material genético de los virus que les atacan y guardarlo en su propio ADN para reconocerlo y utilizarlo en una próxima infección. Cuando llega, con la muestra almacenada en su base de datos de virus peligrosos, la bacteria envía el ARN guía hasta el virus que es extirpado con la enzima a modo de bisturí.
La técnica ya se ha probado con éxito en ratones, monos y perros. Los científicos sueñan ya con las aplicaciones médicas del CRISPR , que permitiría curar enfermedades genéticas en la línea germinal de los pacientes. Esto significaría que no solo se repararía su problema, sino que se acabaría con la dolencia en su descendencia.

Esste año se ha demostrado su inmenso potencial, con tres experimentos de choque:

 El primero utilizó CRISPR para disparar una “reacción en cadena” genética que extendió un gen modificado por toda una población de insectos en solo unas pocas generaciones; el mecanismo es prometedor para luchar contra la malaria y otras enfermedades transmitidas por insectos, pero también ha preocupado, comprensiblemente, a reguladores y bioética-

El segundo experimento logró borrar de un plumazo los 62 retrovirus del cerdo, un paso esencial para los proyectos de utilizar ese animal como fuente de órganos para trasplantes. Esos retrovirus están integrados en el genoma del cerdo, y pueden reactivarse tras el trasplante sembrando el caos en el paciente. Gracias a CRISPR, eso ya no será un problema (aunque quedan otros).

Las dos principales descubridoras obtuvieron el último premio Princesa de Asturias

El tercer experimento de este año es el más polémico. CRISPR se puede utilizar para modificar la línea germinal humana, es decir, las células que generan los óvulos y los espermatozoides, de modo que los genes alterados se transmitan a hijos, nietos y toda la descendencia del individuo. Esto está prohibido en todos los países que han legislado sobre el asunto, pero un laboratorio chino ya ha experimentado con embriones humanos (inviables), y las instituciones científicas británicas están promoviendo los cambios legales necesarios para permitir la técnica. La intención última es erradicar desde su base las 5.000 enfermedades hereditarias raras, para las que no hay otra solución eficaz.
Las dos (principales) descubridoras de CRISPR, Jennifer Doudna, de la Universidad de California en Berkeley, y Emmanuelle Charpentier, actualmente en el Instituto Max Planck de Biología de la Infección, en Berlín, obtuvieron el último premio Princesa de Asturias de las ciencias. Y la revista Science acaba de distinguir a CRISPR como descubrimiento del año.

Diversos laboratorios ya han utilizado CRISPR para crear un trigo resistente a los hongos que lo atacan, perros sabuesos con una extraordinaria masa muscular o cerdos inmunes a varias infecciones, y tienen en cartera unos chopos optimizados para la producción de biocombustible, cacahuetes aptos para alérgicos y tomates de larga duración. Como destaca John Travis en Science, una ventaja de CRISPR es que se puede organizar de modo que no deje ni una traza de ADN extraño (bacteriano o artificial) en el organismo modificado, lo que puede transformar el debate ético y legal.

El tercer experimento de este año es el más polémico. CRISPR se puede utilizar para modificar la línea germinal humana, es decir, las células que generan los óvulos y los espermatozoides
Es obligatorio, por último, decir algo sobre el nombre de la cosa, en un párrafo que el lector apresurado se puede saltar sin grave merma cognitiva. CRISPR son las siglas de Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, o secuencias de ADN cortas que aparecen repetidas con regularidad (en el genoma bacteriano) y que contienen palíndromos, o textos que se leen igual en las dos direcciones, como reconocer o saldadlas, pero en el lenguaje del ADN. Estas secuencias se comportan en la naturaleza como nanoingenieros genéticos: incorporan ADN de los virus atacantes y lo usan para dirigir sus dardos contra los propios virus. Los dardos son enzimas (catalizadores biológicos) que cortan el ADN del virus. Los científicos lo han tenido fácil para adaptar este sistema inmune bacteriano al propósito de modificar a voluntad cualquier genoma.


lunes, 21 de diciembre de 2015

ELIMINACIÓN DE RETROVIRUS EN CERDO PARA PERMITIR EL TRANSPLANTE EN HUMANOS

Un equipo de investigadores de la Universidad de Harvard ha conseguido modificar de forma precisa 62 regiones específicas del genoma del cerdo, el mayor número de ediciones genéticas llevadas a cabo sobre el genoma de un organismo, de forma simultánea, hasta la fecha. Las modificaciones, llevadas a cabo utilizando el potente sistema de edición CRISPR-Cas9, estaban destinadas a inactivar retrovirus endógenos del genoma del cerdo y evitar los riesgos que podría tener su transmisión a humanos en el caso de un trasplante de cerdo a humano.
El genoma del cerdo contiene retrovirus endógenos que podrían potencialmente activarse en humanos 
si estos son trasplantados con un órgano del cerdo.
Una de las principales limitaciones de los sistemas clínicos de trasplantes de órganos es que la demanda, los órganos dañados que necesitan ser reemplazados, es mucho mayor que la oferta. Esto ha llevado a plantear alternativas, como por ejemplo, los xenotrasplantes o trasplantes de órganos de una especie a otra (en este caso, la humana). Uno de los candidatos más prometedores es el cerdo, debido a la similitud de tamaño y fisiología respecto a la especie humana. Sin embargo, la presencia de retrovirus endógenos en el genoma del cerdo (también llamados PERVs por sus siglas en inglés) supone una preocupación, debido al riesgo a que estos virus latentes se transmitan y activen en humanos tras un trasplante.
Los investigadores, dirigidos por George Church, identificaron todos los retrovirus endógenos presentes en el genoma de una línea celular porcina y diseñaron los componentes del sistema CRISPR-Cas 9 para inactivar uno de los genes que los hacen activos. De este modo alteraron las 62 copias de retrovirus endógenos del genoma de las células, consiguiendo una reducción en más de 1.000 veces de su transmisión a células humanas in vitro.

La transmisión de los PERVs desde el genoma porcino a humanos no se demostrado in vivo. No obstante, se considera un riesgo a evitar. Los resultados del trabajo abren el camino hacia la generación de órganos porcinos más seguros para su utilización en trasplantes. “Los PERVs y la falta de capacidad para eliminarlos del ADN del cerdo han supuesto un fallo crítico en lo que había sido un escenario prometedor para los xenotrasplantes,” indica Church. Los investigadores confían en poder desarrollar una línea de cerdos con los retrovirus endógenos inactivados.
“Los riñones de cerdo pueden funcionar experimentalmente durante meses en monos babuinos, pero la preocupación por los riesgos potenciales de los PERVs ha supuesto un problema para el campo de los xenotrasplantes durante muchos años,” manifiesta David H. Sachs, director de los laboratorios TBRC en el Massachusetts General Hospital y profesor en el Centro de Inmunología Traslacional de la Universidad de Columbia. “Si Church y su equipo son capaces de producir cerdos a partir de embriones diseñados genéticamente mediante CRISPR-Cas9 para carecer de PERVs, eliminarían una importante preocupación a nivel de seguridad a la que se enfrenta este campo.”
Además del importante avance que supondría la generación de cerdos libres de retrovirus endógenos para obtener órganos con los que potencialmente llevar a cabo xenotrasplantes en humanos, el trabajo muestra la gran capacidad y potencial de los sistemas de edición actuales para modificar de forma simultánea múltiples posiciones del genoma. Potencial que no deja de sorprender y ofrecer nuevas aplicaciones en medicina y biotecnología.

jueves, 21 de mayo de 2015

CRISPR: CORTA Y DESTRUYE EL VIRUS DEL SIDA


Un fármaco ideal contra el SIDA debería prevenir la infección causada por el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH), tratar a los pacientes ya infectados, e incluso eliminar todas las copias latentes del virus en aquellas personas que padecen la etapa más avanzada de la enfermedad. La meta es muy ambiciosa, pero unos científicos del Instituto Salk de Estudios Biológicos en La Jolla, California, Estados Unidos, han logrado dar un paso más hacia la creación de tal fármaco, adaptando un poderoso sistema de defensa utilizado por muchas bacterias y entrenando a esta maquinaria, comparable a unas tijeras, para reconocer al virus del SIDA.
Cuando una copia del virus VIH entra furtivamente en una célula humana, puede causar estragos. Se apodera de la maquinaria molecular de la célula para hacer copias del material genético vírico y después entierra esas copias en los propios genes de la célula. A partir de aquí, la célula del anfitrión se convierte en una fábrica de virus VIH, creando nuevas copias de él que se propagan por el cuerpo. Los fármacos actuales para el VIH se centran en sabotear pasos individuales de este ciclo de vida; algunos evitan que el virus se integre en el ADN de las células, por ejemplo, mientras que otros intentan impedir que las células afectadas produzcan más virus.
El problema con estos fármacos es que no eliminan las copias del virus que están ocultas dentro del ADN de las células. Estas copias pueden permanecer latentes durante años y activarse entonces de nuevo.
Los pacientes normalmente necesitan tomar los fármacos contra el VIH cada día o cada semana durante el resto de su vida, debido precisamente a que el virus permanece latente. Esto no constituye una solución definitiva tras la cual uno pueda olvidarse de la enfermedad. Además, esta clase de medicación es costosa, lo cual ha protagonizado no pocos dramas en países donde la sanidad pública no está garantizada o es precaria.
Para combatir este problema, el equipo de Juan Carlos Izpisúa Belmonte y Hsin-Kai (Ken) Liao, del Laboratorio de Expresión de Genes del citado instituto, se centró en un sistema de defensa molecular llamado CRISPR que las bacterias utilizan para trocear ADN extraño cortándolo por puntos específicos. Desde que, no hace mucho, se descubrió esta habilidad del CRISPR, numerosos científicos han comenzado a usar el CRISPR para editar genes. Pero Liao e Izpisúa Belmonte se sintieron también intrigados por su capacidad defensiva y se preguntaron si el CRISPR podría ser programado para cortar y destruir virus dentro de células humanas.
CRISPR utiliza pedazos de material genético llamados ARNs guías para dictar los cortes, así que los científicos desarrollaron ARNs guías que se enlazaban a puntos concretos del virus VIH. Añadieron CRISPR, las ARNs guías y otras moléculas necesarias para que funcione el sistema en células inmunitarias que habían sido infectadas con VIH, y hallaron que CRISPR cortó exitosamente por los puntos adecuados los genes del VIH, inactivando al virus. Esto significó la eliminación completa del virus en hasta el 72 por ciento de las células. CRISPR no solo cortó las copias sueltas del virus a medida que comenzaban a infectar la célula, sino que también hizo lo mismo con el VIH que estaba oculto y latente dentro del ADN de las células.
Si bien otros grupos de investigación han tomado caminos similares a la hora de utilizar el CRISPR sobre el VIH, el nuevo estudio muestra que el método es efectivo contra virus VIH completos y activos, y no solo contra versiones incompletas e inactivas del virus.

Actuación de CRISPR