La Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales celebró el 11 de marzo un encuentro digital con Francis Mojica (Universidad de Alicante y Real Academia de Ciencias), el descubridor de las herramientas CRISPR. Acompañado por el científico divulgador Lluis Montoliu (CNB-CSIC y CIBERER-ISCIII), gran experto en las herramientas CRISPR y autor de ‘Editando genes: recorta, pega y colorea’, el primer libro en castellano sobre estas nuevas técnicas de edición genética. En el encuentro analizaron el Premio Noble de Química 2020 otorgado a Emmanuelle Charpentier y Jennifer Doudna por “el desarrollo de un método de edición genética”, o lo que es lo mismo, los sistemas CRISPR.
EL ORIGEN DE CRISPR
Francis Mojica explicó que en 1987 se describieron por primera vez unas regiones en las que se repetía exactamente el mismo fragmento de ADN muchas veces. Dos años más tarde, en 1989, el mismo grupo encontró repeticiones prácticamente idénticas, con el mismo patrón, muy cerca de las otras. Ese fue el primer artículo que se dedicó exclusivamente a las CRISPR, aunque estas secuencias no tenían nombre aún.
En 1991 hubo un grupo de microbiólogos holandeses que encontraron una región muy variable en la bacteria que produce la tuberculosis y quisieron usarlo para diferenciar distintas cepas de microbacterium para saber cuál era el origen de los brotes epidémicos de tuberculosis. Encontraron que el causante de esa variabilidad eran secuencias repetidas cortas y regularmente espaciadas.
En 1993 el equipo de Mojica publicó un artículo de resultados de trabajos previos trabajando con microorganismos halófilos extremos, amantes de la sal que viven en salinas solares con concentraciones diez veces superiores a la sal del mar. Preocupados por entender cómo se adaptaban a condiciones tan extremas, secuenciaron un fragmento de ADN que podía estar implicado en esta adaptación y se tropezaron con unas secuencias repetidas cortas y regularmente espaciadas.
LO QUE LO CAMBIÓ TODO
Lo complicado en ese momento era saber la función que estaban cumpliendo estas secuencias. En 1995 se secuenció por primera vez el genoma completo de un ser vivo de vida libre, que era una bacteria. Eso fue lo que cambió todo. A partir de ese momento empezaron a secuenciarse más genomas y según se iban secuenciando se iba viendo que en algunos de ellos también había secuencias repetidas cortas y regularmente espaciadas.
El equipo de Mojica recopiló toda la información de secuencias equivalentes ya descritas y buscaron más en las bases de datos. Se habían descrito en diez genomas y las encontraron en otros tantos de micoorganimos, bacterias y arqueas de prácticamente cualquier grupo taxonómico. Después se dieron cuenta de que variaban esas secuencias que había entre las repeticiones, lo que se llaman espaciadores, incluso los pertenecientes a la misma especie. Esos resultados se publicaron en el año 2000 y entonces fue cuando se preguntaron sobre su procedencia.
LOS ESPACIADORES
En el año 2001 se bautizó a estas secuencias repetidas como CRISPR y en 2002 se descubrieron e identificaron los genes asociados que se llamaron CAS. En esa publicación de 2002 fue en la que se utilizó por primera vez la palabra CRISPR. En 1995 el equipo de Mojica había descubierto que cuando manipulabas estas regiones del genoma de estas arqueas las células lo pasaban muy mal, de hecho se morían. Y desde entonces llevaban trabajando en descubrir cómo funcionaban estas repeticiones. Cuando se descubrieron los genes CAS pensaron que ahí estaría la respuesta a su funcionamiento. Pero no estaba ahí.
La pista vino cuando descubrieron por primera vez el origen de esas secuencias espaciadoras. Fue en el verano de 2003 cuando Mojica descubrió que algunas de las secuencias espaciadoras procedían de virus que infectaban o intentaban infectar a ese microorganismos. Otras procedían de plásmidos, que son moléculas que se transfieren de unas bacterias a otras. Y algunas de etas secuencias procedían también de regiones del cromosoma de otras bacterias muy relacionadas.
EL GRAN DESCUBRIMIENTO
Así descubrieron que el tener un espaciador concreto que coincidía con la secuencia de un virus hacía que ese virus no pudiera infectar de forma eficaz a esa bacteria. Todo un sistema de defensa inmunitario adaptativo de base genética en procariotas. El descubrimiento era grande, pero tardó bastante en darse a conocer. “Intentamos publicarlo en Nature pero no nos hicieron ni caso. Lo enviamos a cuatro revistas más y la última decidió publicarlo, aunque tardaron un año en sacarlo. En 2005 vio la luz el artículo en Journal of Molecular Evolution”, explica Mojica.
En el artículo planteában unas cuantas hipótesis sobre esa función de inmunidad. En 2007 el equipo de Rodolphe Barrangou publicó la demostración experimental de que aquello era un sistema de inmunidad adquirida. Desde aquí empiezan a entrar varios científicos a escena avanzando en el conocimiento de estos sistemas hasta que llegamos a Emmanuelle Charpentier y Jennifer Doudna. Dos investigadoras que trabajaban directa o indirectamente con moléculas de ARN y que se plantearon una colaboración. Un año y medio después publican en Science describiendo todos los elementos de un sistema CRISPR-Cas. Por este artículo es por el que reciben el Premio Nóbel 20 años después.
A continuación incluimos el directo completo en el que Mojica y Montoliu explican con detalle cómo Charpentier y Jennifer Doudna empezaron a interesarse en el mundo CRISPR. El avance del CRISPR tras la publicación de Mojica en 2005 lo cuentan a partir del minuto 36, una parte interesantísima en la que sorprende la de nombres que no han sido reconocidos pero que han tenido un papel importantísimo en esta historia. No os contamos más y os dejamos con el vídeo completo. Un vídeo de visionado obligatorio para todos los que están interesados en CRISPR.
[…] serán los primeros ensayos de campo con trigo editado genéticamente con CRISPR tanto en Reino Unido como en la Unión Europea. Sin embargo no son las primeras con una variedad […]
Un gran paso en el conocimiento cietìfico que, con toda seguridad, tendrà consecuencias radicales y trascendentales para todas las especies, especialmente para la humana. El reto serà que la aplicaciòn de este conocimiento se realice bajo principios èticos que protejan el orden natural y la protecciòn de la dignidad humana.