La técnica prodigiosa del «corta-pega» de genes recibe el premio BBVA Fronteras del Conocimiento

Tiene el impronunciable nombre de CRISPR/Cas 9, se puede optar por decir «crisper», pero es probablemente la técnica que más va a revolucionar la investigación biomédica en las próximas décadas. Se trata de una potente herramienta que permite editar las secuencias genéticas de humanos, bacterias o plantas, de una forma sencilla, rápida y barata. Por eso promete acelerar la investigación en múltiples campos, al mismo tiempo que se puede usar directamente para curar enfermedades genéticas humanas o por ejemplo para diseñar plantas con nuevas propiedades.

Las tres principales personas que han hecho realidad al sistema CRISPR/Cas 9 han recibido este jueves el Premio Fundación BBVA Fronteras del Conocimiento en la categoría de Biomedicina. Se trata de los biólogos Emmanuele Charpentier, directora del Insituto Max Planck de Biología de la Infección (Berlín, Alemania) y profesora de la Universidad de Umea (Suecia), Jennifer Doudna, catedrática de Química y Biología Molecular de la Universidad de California (Berkeley, Estados Unidos) y Francisco Martínez Mojica, profesor de la Universidad de Alicante.

El acta del jurado que concedió el premio destacó el papel de los tres investigadores, que ha permitido convertir un rasgo de la biología de las bacterias, el sistema CRISPR Cas 9, en una técnica capaz de revolucionar la investigación, al convertirla en una herramienta con la que los científicos pueden editar genes.

«Martínez Mojica identificó la secuencia CRISPR en microorganismos y descubrió que se trataba de un sistema de defensa contra los virus; Charpentier y Dudna elucidaron el mecanismo molecular de CRISPR Cas 9 y demostraron que tenía un uso potencial como herramienta universal de edición genómica, abriendo así la puerta a multitud de aplicaciones prácticamente en cualquier organismo».

Herramienta para curar enfermedades

En una rueda de prensa celebrada ayer en Madrid, los investigadores recordaron los inicios de la casi milagrosa técnica de edición de genes y se mostraron sorprendidos por la rápida expansión que ha tenido entre la comunidad científica. Además, pronosticaron que en un par de años se podrían obtener los primeros frutos directos sobre la salud humana de esta nueva herramienta.

«Ya hay ensayos clínicos que trabajan en analizar la eficacia y la seguridad de la inmunoterapia contra el cáncer basada en la edición genética de CRISPR», explicó Jennifer Doudna, para referirse a un ensayo hecho en el hospital de Sichuan, en China, donde se le inyectó una célula humana modificada con CRISPR a un paciente con cáncer de pulmón. Aparte de esto, Doudna pronosticó que los primeros avances tangibles podrían producirse en el campo de la oftalmología, en el tratamiento de enfermedades de la sangre como la anemia de células falciformes y en el tratamiento de la fibrosis quística.

Por su parte, Enmanuele Charpentier recordó que tan solo siete meses después de que Doudna y ella presentaran la técnica CRISPR/Cas 9, ya había numerosos trabajos de otros grupos aplicándola a moscas, levaduras, gusanos y muchos otros organismos. «La comunidad realmente se apropió de la técnica y empezó a usarla para lo que necesitaba, lo cual es estupendo».

Los interrogantes éticos

«Mi opinión es que existe una línea roja que no debemos cruzar: CRISPR debe usarse solo como herramienta terapéutica, no para mejorar al ser humano», dijo Charpentier, quien también aclaró que aún falta mucho tiempo hasta que la técnica llegue al nivel de seguridad y precisión necesarios para modificar los genes del núcleo de los embriones.

Muchos de estos complejos debates ya han comenzado, en el seno de la Comunidad Europea y dentro de las academias nacionales de ciencia de varios países. En este sentido, tanto Doudna como Charpentier opinaron que es necesario que la comunidad científica y la no científica dialoguen y evalúen el impacto y las aplicaciones de esta tecnología.

Una serendipia en Alicante

La historia de CRISPR comenzó en los noventa. Por entonces, Martínez Mojica era un estudiante de doctorado en Alicante que descubrió que en algunas bacterias había unas peculiares secuencias de genes que se repetían de forma seriada, y cuya función era desconocida.

En 2005, y después de tener diversos problemas de financiación y de falta de interés en este asunto, el investigador descubrió que este conjunto de secuencias, a las que llamó CRISPR (de «Clustered Regularly Interespaced Short Palindromic Repeats»), eran un auténtico sistema de inmunidad adquirida de las bacterias.

Al igual que ocurre en el cuerpo, cuando un agente patógeno es reconocida por las células de defensa y se producen anticuerpos para futuras infecciones, las bacterias han desarrollado un mecanismo que funciona de forma similar. Dentro de unas zonas de secuencias repetidas, las bacterias introducen diversos fragmentos de material genético de virus que tienen la finalidad de construir un «retrato robot» con el que protegerse de sus enemigos, y que además se transmiten a las próximas generaciones.

Descubrirlo fue el momento más feliz de la vida científica de Mojica. «Era algo revolucionario, algo que nadie había imaginado. Nos ha tocado cambiar los libros de texto. Siempre se había enseñado que los vertebrados eran los únicos que teníamos inmunidad adquirida, y, ¡mira tú! También la tienen los microorganismos».

Esto, que por sí solo tiene enormes implicaciones en el estudio de la evolución y de las infecciones de bacterias y virus, fue el punto de partida para que Doudna y Charpentier idearan una forma de aprovechar este sistema inmune de las bacterias para editar genes de otros organismos.

En 2012, publicaron un artículo en Science que demostraba que este sistema inmune de las bacterias podía usarse como «una potente herramienta de edición genómica que puede ser programada para reconocer cualquier fragmento de ADN». Junto a este juego de secuencias repetidas (CRISPR), ellas idearon una forma de usar una enzima, Cas 9, para hacer cortes específicos. Los sistemas de reparación naturales del ADN pueden después cerrar los huecos, introduciendo incluso las secuencias que los científicos quieran.

El valor de la curiosidad

Este pequeño milagro ha sido posible gracias a la curiosidad y el empeño de Martínez Mojica. Cuando comenzó su investigación no tenía ni idea de lo que iba a ocurrir después, y de si los descubrimientos en CRISPR tendrían alguna aplicación directa. Pero sin ellos, este sistema tan útil para la investigación científica nunca habría sido desarrollado.

El problema, prosiguió, es que «cuando la investigación tiene un objetivo fijo solo persigue ese objetivo, y aunque se pase al lado de algo tan genial como CRISPR, no llega a verlo».

La ciencia está repleta de ejemplos similares. Si Fleming no hubiera tenido curiosidad por analizar unas placas de cultivo en su laboratorio, jamás habría descubierto el primer antibiótico, la penicilina, y no se hubieran salvado millones de vidas. Tampoco se habría logrado desarrollar dos técnicas que revolucionaron la investigación científica a partir de los años setenta, y que según dijo Jennifer Doudna son tan relevantes como lo será CRISPR. Por una parte, el uso de enzimas de restricción para hacer ingeniería genética, y por otro el gran avance de la PCR, la reacción que permite sintetizar ADN en el laboratorio de forma rutinaria y con múltiples fines. Todos estos avances cambiaron la ciencia para siempre y fueron premiados con varios premios Nobel.