CRISPR/Cas9, la revolucionaria "tijera genética" ganadora del Nobel

En la naturaleza siempre ha habido presas y depredadores. En el mundo microscópico de las bacterias, los depredadores, o más bien los invasores, están representados por los bacteriófagos: son virus que atacan a las bacterias, a las que inyectan su propio material genético para iniciar la replicación.

Para defenderse de este ataque indeseado, las bacterias han desarrollado un ingenioso sistema: unas "tijeras" moleculares extremadamente precisas que cortan el ADN del invasor y lo inactivan, impidiendo así la infección.

Y lo que es más sorprendente, mediante el sistema CRISPR/Cas9, las bacterias son capaces de memorizar genéticamente las infecciones ya producidas, lo que les permite responder con prontitud a un posible segundo encuentro con el patógeno y transmitir esta respuesta a su progenie.

CRISPR/Cas9 (a veces llamado simplemente CRISPR) es un complejo formado por dos partes, que juntas tienen la función de identificar el punto deseado en el ADN objetivo y cortarlo.

En concreto:

• CRISPR interviene en el reconocimiento de las secuencias que hay que cortar. Este reconocimiento es absolutamente específico y tiene lugar gracias a una molécula especial de ARN, llamada "ARN guía" (cuya secuencia es complementaria a la del sitio a cortar en el ADN), que puede modificarse fácilmente en el laboratorio. Como su nombre indica, el ARN guía "orienta" a Cas9, el otro componente del complejo, indicándole dónde debe realizar la rotura.
• Cas (seguido de un número, normalmente el 9) es una nucleasa, es decir, una enzima que corta el ADN, y de hecho es la responsable de cortar la molécula objetivo. Una vez asociado a Cas9, el ARN guía actúa como una especie de "ancla", deteniendo a Cas9 en la secuencia de ADN designada. Cas9, cuyo nombre significa asociado a CRISPR*, introduce una rotura de doble hélice en el lugar elegido, y puede programarse para realizar cambios específicos en el genoma de una célula.

CRISPR/Cas9 es un sistema de edición genética muy versátil. El complejo CRISPR/Cas9 induce una ruptura en la doble hélice del ADN, activando así procesos de reparación altamente conservados que pueden conducir finalmente a la inactivación del gen objetivo.

Estos procesos también pueden aprovecharse para insertar nueva información genética dentro del sitio objetivo de CRISPR/Cas9, o para corregir mutaciones patológicas. Una vez modificado, el CRISPR/Cas9 también puede utilizarse para introducir en el ADN factores que activen o inhiban la expresión génica.

La llegada de CRISPR/Cas9 ha revolucionado la investigación biomédica, convirtiendo la edición de genes en un procedimiento rápido y sencillo. Desde el punto de vista clínico, la precisión de esta nueva forma de medicina molecular abre interesantes perspectivas para el tratamiento de muchas enfermedades.

Por último, con el Premio Nobel se ha recompensado un largo y virtuoso camino de investigación que ha culminado con la caracterización molecular del mecanismo de acción de CRISPR/Cas9 y las primeras demostraciones de cómo este sistema puede utilizarse para la edición dirigida de genes.

El sistema CRISPR/Cas9 es extremadamente versátil y fácil de usar, por lo que es ideal para muchas aplicaciones. Estas van desde la investigación biomédica hasta la terapia y el diagnóstico, pasando por la generación de modelos de enfermedades animales o la modificación genética dirigida en agronomía y zoología.

Antes de CRISPR/Cas9 (o B.C., antes de CRISPR) había otros sistemas de edición genética dirigida. Entre los más eficientes cabe destacar las nucleasas de dedos de zinc (o ZFN) y los TALEN, dos sistemas de edición genética aún en uso y ya en la clínica.

A diferencia de CRISPR/Cas9, las ZFN y las TALEN son más complejas de programar y, por tanto, están menos extendidas. Sin embargo, su uso se solapa en gran medida con el de CRISPR/Cas9. Los diez años de investigación y experiencia clínica adquiridos con los ZFN y los TALEN han permitido un rápido desarrollo de CRISPR/Cas9.