Pot semblar una marca de cereals, però CRISPR és una de les revolucions genètiques més significatives durant la nostra vida. En els darrers mesos han aparegut històries sobre investigadors que utilitzen proteïnes CRISPR-Cas per editar eficaçment les seqüències genètiques de l’ADN, matar el VIH, menjar Zika com Pac-man i emmagatzema un GIF a l’ADN dels bacteris .
Tot i això, tot i el potencial del CRISPR, és un procediment increïblement controvertit. Requereix tallar cadenes d’ADN i alterar-les completament per canviar la composició genètica d’una persona i dos nous estudis han relacionat aquesta tecnologia d’edició de gens amb un augment del càncer.
Els papers, un per Novartis i l 'altre pel Institut Karolinska , publicat aMedicina de la natura, conclouen que les tècniques de teràpia gènica poden debilitar la capacitat d’una persona per combatre els tumors i poden provocar càncer, cosa que genera preocupacions per la seguretat de les teràpies gèniques basades en CRISPR.
Fem una còpia de seguretat una mica.
Veure relacionats Què són les cèl·lules mare i com poden canviar de medicament? Trasplantament de cap humà: controvertit procediment realitzat amb èxit sobre el cadàver; procediment en viu imminent
Els dos treballs es van centrar en el gen p53. Investigacions prèvies han descobert que certs tumors humans no es poden desenvolupar si el gen p53 funciona com hauria de ser. Com a resultat, p53 actua com un mecanisme de defensa natural per protegir el genoma del tipus de canvis fets per CRISPR-Cas9. Quan s’utilitza CRISPR-Cas9 per editar la composició genètica d’una persona, el gen p53 salta a la seva defensa i mata eficaçment les cèl·lules editades fent que s’autodestrueixin. De fet, és aquest gen el que ha endarrerit el progrés i l’eficàcia de la tècnica CRISPR en diversos assaigs.
No obstant això, en els casos en què CRISPR-Cas9 ha realitzat modificacions amb èxit al genoma d’una persona, suggereix que el gen p53 de la cèl·lula en particular és defectuós o disfuncional. Això, al seu torn, es pot relacionar amb que el cos sigui menys capaç de combatre el càncer. En particular, es podria produir un p53 defectuósles cèl·lules creixen incontrolablement i es converteixen en canceroses, i s’ha relacionat amb casos decàncer d’ovari, còlon i recte.
Si escollim cèl·lules que han reparat amb èxit el gen danyat que preteníem fixar, sense voler també podríem triar cèl·lules sense p53 funcional, segons l'autor de l'estudi Emma Haapaniemi de l'Institut Karolinska. explicat . Si es trasplantessin a un pacient, com en la teràpia gènica per a malalties hereditàries, aquestes cèl·lules podrien donar lloc a càncer, cosa que genera preocupacions per la seguretat de les teràpies gèniques basades en CRISPR.
Cal assenyalar, però, que tenir un vincle amb el càncer no és el mateix que causar càncer i que els resultats d’aquests dos estudis són el que es coneix com a preliminars, és a dir, cal treballar més per enfortir o desestimar els resultats. Els investigadors fins i tot es distancien ràpidament de dir que CRISPR és perillós. En lloc d'això, plantegen problemes vàlids i aconsellen a empreses i científics que avancin en assajos clínics que tinguin present el vincle.
Els estudis també se centren en un tipus molt particular de tècnica d’edició CRISPR –la proteïna Cas-9 que s’utilitza per corregir l’ADN malalt mitjançant la inserció d’ADN sa i editat– i cal treballar més per veure si altres formes d’edició gènica generen preocupacions similars. De fet, en un intent de fer front a crítiques similars i anteriors, investigadors de l’Institut Salk van informar recentment d’una solució alternativa. En lloc d’editar gens, el seu mètode CRISPR anomenat epigenètic (o superior al gen) veuria que els gens s’activen o s’apagaven en lloc de tallar-los.
En modificar l’epigenoma, els científics van ser capaços de controlar el comportament d’un gen sense modificar directament cap ADN; modificació gènica més que edició gènica. En assajos amb ratolins, els científics van revertir els símptomes de la malaltia renal, la diabetis tipus 1 i una forma de distròfia muscular. També té potencial per eradicar l’Alzheimer.
Què és CRISPR-Cas9?
CRISPR-Cas9 és una eina d’edició del genoma capaç de tallar l’ADN d’una manera específica, cosa que permet als científics editar amb precisió els elements bàsics de la vida. Probablement ho veureu esmentat al costat del duo una mica menys famós de CRISPR-Cas1 i CRISPR-Cas2, que empalmen tots dos trossos d’ADN en el propi genoma d’un bacteri (més informació més endavant).
El Cas9 es va observar per primera vegada als anys vuitanta com a part dels mecanismes de defensa dels bacteris unicel·lulars, que asseguren que les cèl·lules són capaces d’eliminar els intrusos no desitjats. Els científics han descobert que, adaptant la tecnologia, són capaços d’orientar seqüències de genomes amb una velocitat, precisió i precisió sense precedents.
Imagineu CRISPR-Cas9 com si fos una cerca de cerques i substitucions en un document informàtic, només que en comptes de paraules editeu seqüències genètiques.La modificació precisa de l’ADN és un sant grial científic i el potencial és enorme. Es podria utilitzar per eradicar malalties, fins i tot hereditàries com la fibrosi quística, l’anèmia falciforme i la de Huntington podrien passar a ser una cosa del passat.
El nom CRISPR és un acrònim de les repeticions curtes palindròmiques regularment intercalades agrupades menys enganxoses. La part Cas fa referència a CRISPR.
CRISPR-Cas9: Com funciona?
CRISPR forma part de les defenses naturals de certs bacteris. Quan un bacteri detecta un virus invasor, és capaç de copiar i barrejar segments de l’ADN estrany en el seu propi genoma al voltant de CRISPR. Cas9 fa el tall, mentre que Cas1 i Cas2 insereixen l’ADN exterior al genoma de la cèl·lula.
com esbrinar qui us persegueix l'instagram
La propera vegada que es detecti el virus, CRISPR tindrà una còpia exacta de la seqüència del genoma a buscar, que és on entra la proteïna Cas: pot tallar l’ADN i desactivar els gens no desitjats amb una precisió increïble.
O, com explica Carl Zimmer : A mesura que la regió CRISPR s'omple d'ADN del virus, es converteix en una galeria molecular més desitjada, que representa els enemics amb què s'ha trobat el microbi. El microbi pot utilitzar aquest ADN viral per convertir els enzims Cas en armes guiades amb precisió. El microbi copia el material genètic de cada separador en una molècula d’ARN. Els enzims Cas prenen llavors una de les molècules d'ARN i la bressola. Junts, l’ARN viral i els enzims Cas passen per la cèl·lula. Si es troben amb material genètic d’un virus que coincideix amb l’ARN CRISPR, l’ARN es bloqueja fortament. A continuació, els enzims Cas tallen l’ADN en dos, evitant que es reprodueixi el virus.
El 2012, científics de la Universitat de Califòrnia, Berkeley, van publicar un paper trencador mostrant que eren capaços de reprogramar el sistema immunitari CRISPR-Cas per editar gens a voluntat. CRISPR-Cas9 utilitza una proteïna Cas específica i un ARN híbrid que pot identificar i editar qualsevol seqüència de gens. Les possibilitats són enormes.
En resum, CRISPR enumera les seqüències d’ADN a destinar i, a continuació, Cas9 fa el tall. Els científics només necessiten programar CRISPR amb el codi adequat i Cas9 fa la resta.
Això també podria aplicar-se a gens defectuosos: les seccions que actualment causen problemes es podrien eliminar amb CRISPR-Cas9 i després substituir-les per un codi genètic saludable, resolent teòricament el problema.
CRISPR-Cas9: S'ha utilitzat en humans?
Sí, a la Xina . Utilitzant embrions humans procedents d’una clínica de fertilitat, els científics van intentar utilitzar CRISPR-Cas9 per editar un gen que causa beta talassèmia a totes les cèl·lules. Cal tenir en compte que els embrions donants utilitzats no eren viables i no podrien haver donat lloc a un naixement viu.
En qualsevol cas, va fracassar i va fallar bastant malament: es van injectar 86 embrions i, després de 48 hores i al voltant de vuit cèl·lules crescudes, 71 van sobreviure i 54 d’aquestes van ser provades genèticament. Només 28 havien estat empalmats amb èxit i molt pocs contenien el material genètic que pretenien els investigadors.Si voleu fer-ho en embrions normals, heu d’estar prop del 100%, investigador principal Va dir Jungiu HuangNaturalesa . Per això ens vam aturar. Encara creiem que és massa immadur.
A més, és molt probable que es produeixin més danys indocumentats. Com el Noticies de Nova York explica :Els investigadors xinesos van assenyalar que en el seu experiment, l'edició de gens gairebé segur va causar danys més extensos del que van documentar; no van examinar tot el genoma de les cèl·lules embrionàries.
Com us podeu imaginar, va causar una gran controvèrsia a la comunitat científica.
El novembre de 2016 , un altre grup de científics xinesos es va convertir en el primer a utilitzar CRISPR-Cas9 en un ésser humà adult, injectant a un malalt de càncer de pulmó les cèl·lules immunes del pacient modificades per CRISPR per inhabilitar la proteïna PD-1, fent teòricament el cos del pacient per lluitar contra el càncer .
Després, en un estudiar publicat el 3 d’agost, els científics van ‘editar’ els embrions humans amb èxit, eliminant el segment defectuós de l’ADN que pot provocar malalties cardíaques hereditàries. Va ser un èxit important i va proporcionar vies per prevenir potencialment uns 10.000 trastorns genètics d’una sola mutació (és a dir, malalties causades per un sol gen defectuós) en humans futurs.
CRISPR-Cas9 i ètica
Tot i que els científics xinesos van utilitzar embrions que no anaven a desenvolupar-se a la vida, hi ha preocupacions ètiques reals sobre experimentar amb embrions humans, de fet, només un mes abans de publicar-se la investigació xinesa, un grup de científics nord-americans va instar el món a no fer-ho .
Part d’això es deu a la poca maduresa de la tecnologia: recordeu que només s’utilitza des del 2012 i seria sorprenent que en aquest moment estigués completament madurada. Els científics van advertir que era massa incomprès i perillós utilitzar-lo en humans en aquest moment, i la investigació xinesa certament reivindica aquesta preocupació. Fins i tot si va funcionar impecablement, hi ha la preocupació de que es puguin produir conseqüències imprevistes al llarg de les generacions.
Però, fins i tot si fos 100% segur i amb èxit, hi ha altres preocupacions ètiques: si bé ningú argumenta que hauríem de frenar el potencial d’eliminar malalties genètiques mortals com la de Huntington i la fibrosi quística, CRISPR-Cas9 pot oferir l’oportunitat de canviar qualsevol cosa sobre una persona. Sempre que s’identifiqui la seqüència genètica, en teoria es pot editar.
Una cosa és eliminar les malalties que afecten la vida abans del naixement: una altra cosa és que els pares puguin dissenyar els seus nadons perquè siguin més forts, més ràpids o amb millor aspecte. Fins i tot si accepteu que això s’ha de permetre a la gent, el més probable és que es comercialitzi fortament, garantint que només els rics puguin permetre’s tots els avantatges addicionals que això suposaria, afectant massivament la desigualtat.
CRISPR-Cas9: Què s’ha fet fins ara?
Per descomptat, aquestes qüestions ètiques es troben a un milió de quilòmetres de distància quan l’únic experiment embrionari humà registrat va provocar un retrocés tan alt. Tanmateix, CRISPR-Cas9 està mostrant resultats molt prometedors en proves més petites.
Alguns exemples inclouen Prevenció de la infecció pel VIH en cèl·lules humanes , curar malalties genètiques de ratolí i un parell de micos nascuts amb mutacions específiques .
CRISPR també sorgeix com un mitjà eficaç per emmagatzemar dades dins de l’ADN. Al març de 2017, un parell d’investigadors del New York Genome Center van publicar un informe al Ciència journal, detallant mètodes per emmagatzemar fitxers comprimits en molècules d’ADN. Amb l’ajut d’un algorisme per traduir els fitxers a un codi binari que es pot mapar a les bases nucleòtides de l’ADN, els investigadors van poder codificar el total de sis fitxers: un document acadèmic de 1948, una placa Pioneer, un sistema operatiu, un virus, la pel·lícula de 1895Arribada d’un tren a l’estació de La Ciotat... i una targeta regal d'Amazon de 50 dòlars.
Uns mesos més tard, un equip de científics de la Harvard Medical School va codificar un videoclip en bucle a l'ADN d'una cèl·lula de bacteris E.Coli viva . L'objectiu és desenvolupar un sistema de fabricaciógravadors moleculars: ADN capaç de gravar la seva pròpia informació del seu entorn. Això es podria utilitzar en tot, des del control de la contaminació del sòl, fins a revolucionar la nostra comprensió de l’activitat neurològica.
Com a part del programa Safe Genes de DARPA, els set equips inclouen unequip dirigit pel doctor Amit Choudhary a la Harvard Medical School que desenvolupa maneres de controlar els mosquits que propaguen la malària, un segon equip de la Harvard Medical School que vol utilitzar CRISPR per detectar i revertir les mutacions causades per la radiació. Un equip de la Universitat Estatal de Carolina del Nord dirigit pel Dr. John Godwin té com a objectiu dirigir els sistemes de transmissió de gens en rates per controlar espècies invasores, mentre que la Universitat de Califòrnia, Berkeley, vol utilitzar CRISPR per atacar els virus Zika i Ebola. La llista completa de projectes i detalls de l’equip està disponible al lloc web de DARPA.
Més recentment, el biòleg estructural Osamu Nureki de la Universitat de Tòquio va compartir imatges increïbles d’edició d’ADN CRISPR en temps real que formaven part del recent article del seu equip, publicat a la revista Comunicacions sobre la Natura . El clip següent mostra CRISPR cercant ADN abans de fer les seves modificacions. Es pot veure com una cadena d’ADN es desconnecta.
Les imatges es van mostrar originalment als assistents al CRISPR 2017 conferència que va tenir lloc al juny. El document es va presentar després d'aquesta conferència i es va publicar el 10 de novembre.
CRISPR-Cas9: arribarà al Regne Unit?
Sí. Investigadors de cèl·lules mare al Regne Unit va demanar permís modificar els embrions humans en un intent de comprendre el desenvolupament humà primerenc i reduir la probabilitat d'avortament involuntari. Al febrer de 2016, elL’autoritat de fertilització i embriologia humana (HFEA) va concedir el permís.
CRISPR-Cas9: Per què CRISPR és dolent?
Com es va esmentar anteriorment, Cas9 només pot reconèixer seqüències genètiques d’unes 20 bases de llarg, el que significa que no es poden orientar seqüències més llargues.Més significativament, l’enzim encara de vegades es retalla al lloc equivocat. Esbrinar per què es tracta d’un avenç significatiu en si mateix: solucionar-lo serà encara més gran.
Després, per descomptat, hi ha el problema que CRISPR no va funcionar terriblement bé en embrions humans i els seus vincles més recents amb el càncer.
CRISPR-Cas9: a qui pertany?
Aquesta no és una simple pregunta de resposta. Està subjecte a una contínua batalla per patents; sorprenentment, atès que CRISPR es produeix de forma natural en certs bacteris.
Revisió de tecnologiaexplica això, tot i que CRISPR-Cas9 es va descriure per primera vegada aCiènciael 2012, de Jennifer Doudna, de la UC Berkeley, Feng Zhang, del Broad Institute, va obtenir una patent sobre la tècnica presentant quaderns de laboratori que demostraven que l’havia inventat primer.
En primer lloc, presentar els drets de patent significa que s’hauria d’atorgar a Doudna, però la decisió s’hauria pogut decidir basant-se primer en inventar normes, cosa que hauria afavorit Zhang. Al final, el cas es va resoldre el febrer del 2017 , quan la Junta de Recursos i Apel·lacions de Patents dels Estats Units va decidir que a UC Berkeley se li concediria la patent per a l’ús de CRISPR-Cas9 en qualsevol cèl·lula viva, mentre que Broad l’obtindria en qualsevol cèl·lula eucariota, és a dir, cèl·lules de plantes i animals.
Imatges: Petra B Fritz , VeeDunn , Galeria d'imatges NIH , i Steve Jurvetson utilitzat sota Creative Commons
