Jennifer Doudna, la editora de genes

Jennifer Doudna, la editora de genes
Mikel casal

Los descubrimientos de esta investigadora estadounidense han permitido grandes avances a la ingeniería genética y vaticinan otros que aún no pueden ni imaginarse

MAURICIO-JOSÉ SCHWARZ

La ingeniería genética nos permite tomar, quitar o desactivar un gen, o insertar otro en una cadena de ADN. Aunque los biólogos moleculares tienen métodos para lograrlo desde 1972, tuvo que llegar Jennifer Doudna para que contáramos con un sistema sencillo, poco costoso y enormemente eficiente para que la ingeniería genética esté al alcance de más científicos, el CRISPR-Cas9.

Los genes son las agrupaciones de escalones del ADN que sintetizan proteínas en la célula, y son la unidad funcional y física de la herencia. Por ejemplo, el gen de la insulina tiene 1.430 pares de nucleótidos que disponen del código para crear esta molécula. En las células del páncreas llamadas 'islotes de Langerhans', ese gen se activa para producir insulina, controlado por otros puntos del ADN. Si esos puntos no lo activan o se destruye, la célula deja de producir insulina y sufrimos de diabetes de tipo 1. Si, por otra parte, tomamos ese gen, esa secuencia de 1.430 pares de nucleótidos, y los insertamos en otro organismo, como una bacteria, esa bacteria empezará a producir, además de sus proteínas comunes, insulina humana. Un gran cultivo de bacterias así es lo que se utiliza hoy para producir la insulina que usan los diabéticos.

Ese proceso de editar genes es lo que conocemos como ingeniería genética. La palabra 'ingeniería' puede ser fuente de malentendidos ya que no se usan los elementos físicos de las ingenierías a las que estamos acostumbrados, como metales y maquinaria, sino enzimas que permiten cortar las cadenas de ADN y desactivar genes o introducirlos. Es una labor que requiere una enorme capacidad de comprensión de cómo funcionan los seres vivos al nivel más básico.

El mecanismo descubierto tendrá aplicaciones más allá de la Medicina

La ingeniería genética es una disciplina relativamente nueva, que surge a principios de la década de 1970 con la aparición de los primeros organismos transgénicos, iniciando un debate bioético que sigue hasta hoy, desafortunadamente dominado en muchas ocasiones por personas que no tienen información científica sólida sobre el tema.

En 1976, la primera empresa de ingeniería genética produjo la primera proteína humana, introduciendo en una bacteria el gen responsable de la producción de la somatostatina, mejor conocida como hormona del crecimiento humano. Hoy en día, por ejemplo, la fácil disponibilidad de esta hormona producida por bacterias transgénicas ha permitido que desaparezca prácticamente el antes llamado 'enanismo pituitario', la baja estatura producida por la falta de hormona del crecimiento. Dos años después se conseguía obtener insulina humana por el mismo procedimiento, y se autorizó para su uso en 1982.

Los sistemas usados para encontrar el punto del ADN donde se deseaba intervenir, cortarlo y borrar o añadir un gen eran, en general, costosos y enormemente complejos, además de hacer muy difíciles las ediciones genéticas múltiples. Eran los llamados ZFN, TALEN y AAV.

Defenderse de virus

En 1993, los investigadores biomoleculares descubrieron en ciertas células unos segmentos palindrómicos (repetidos) de ADN separados por otros fragmentos de material genético, llamados 'repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y separadas regularmente', que en inglés da las siglas CRISPR.

Entonces entró en escena la bioquímica Jennifer Doudna. Nacida en los Estados Unidos en 1964 y formada como bioquímica, obtuvo un doctorado en Química biológica y Farmacología molecular en la escuela de Medicina de Harvard además de hacer su postdoctorado en Ciencias biomédicas en la de Colorado. Desarrolló una sólida carrera con algunos de los principales investigadores de su área hasta que en 2002 consiguió su propio laboratorio en la Universidad de California, en Berkeley. Junto con su equipo y el de la microbióloga y genetista francesa Emmanuelle Charpentier determinó en 2002 que los segmentos CRISPR eran empleados por las bacterias para defenderse de virus invasores. Estos segmentos se unen a un pequeño fragmento de ARN llamado 'ARN guía', que identifica el punto del ADN del virus que se quiere atacar, y a una proteína, la llamada 'proteína 9 asociada a CRISPR' o Cas9 en inglés, que corta, como si fuera una tijera, el ADN del virus invasor.

Y de inmediato se dieron cuenta de que este mecanismo de defensa podría utilizarse para hacer ingeniería genética de distintos tipos. Basta conocer la secuencia de ADN sobre la que se desea actuar, diseñar un ARN guía orientado a ella y usar el mecanismo CRISPR-Cas9 para cortarlo. Como la cadena de ADN tiene la capacidad de autorreparación, si se corta un gen determinado, la cadena puede volver a unirse sin él. O bien se puede introducir también en el entorno del ADN la secuencia que desea insertarse (como el gen de la insulina) y la cadena de ADN se reparará incluyéndolo.

En camino al Nobel

En palabras del 'New York Times', Doudna había hecho que la edición genética fuera tan sencilla como editar un documento en el ordenador. Aunque exagerado, el símil subraya que la técnica descubierta y luego desarrollada por Jennifer Doudna representa un enorme salto en cuanto a nuestra capacidad de manejar el genoma de cualquier ser vivo.

Si bien es difícil hablar de un Nobel con alguna certeza, todo indica que Doudna y Charpentier están en el camino de obtener uno en Medicina o Fisiología.

Pero, sobre todo, y esto lo suele subrayar la investigadora, el mecanismo CRISPR-Cas9 no está limitado a sus aplicaciones médicas. Silenciar o activar ciertos genes puede permitir conocer mejor el funcionamiento del ADN, mapear el genoma de otros organismos, visualizar regiones del ADN utilizando proteínas fluorescentes.

Solo en 2017 la técnica CRISPR-Cas9 permitió, entre otras cosas, editar un embrión para eliminar un gen causante de una cardiopatía común, extraer el VIH completamente de un organismo viviente, atacar el 'centro de control' de un cáncer y detener el crecimiento de otras células cancerosas, hacer que ciertos supermicrobios patógenos se autodestruyan y preparar mosquitos transgénicos que no se extiendan difundiendo enfermedades como la malaria. E incluso podría usarse para crear biocombustibles sostenibles.

Y seguramente hay aplicaciones en el futuro que aún ni siquiera su descubridora puede imaginar.

El debate ético

La posibilidad de editar el genoma humano con una visión eugenésica preocupó de inmediato a científicos y legos al surgir el mecanismo CRISPR-Cas9. La doctora Doudna se opone al uso del CRISPR-Cas9 para estos fines y, con un grupo de científicos, ha pedido una moratoria sobre los intentos de crear bebés alterados. Pero, añade, no se trata de detener la investigación: «No se debe usar clínicamente hoy, pero en el futuro, posiblemente sí». Como en otros casos, no se trata de suprimir el conocimiento, sino de usarlo responsablemente.