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CRISPR – Cas9: Editando nuestro genoma

Jacqueline Victoria Alva García

¿Se imaginan poder cambiar las características fundamentales de un organismo, algo así como el color de sus ojos, cabello o piel, su estatura, o su predisposición a enfermedades? Pues con “La vía de las repeticiones palindrómicas agrupadas regularmente interespaciadas” (CRISPR por sus siglas en inglés), y su proteína asociada (Cas9). Los científicos han logrado ediciones eficientes en el ADN de organismos eucariotas, las cuales modifican la expresión genética en células y organismos eucariotas vivos (Williams & Warman, 2017). Este avance ha abierto las puertas a el desarrollo de experimentos de alto impacto como: la modificación genética de organismos modelo (organismos usados para obtener información de otras especies debido a su facilidad para ser estudiados) y líneas celulares (población de células que han sido mantenido en cultivo por un largo periodo de tiempo y expuesta a procesos de transformación), así como la regulación de expresiones génicas.

Imagen 1. Modificación genética de segmentos de ADN los cuales generan cambios en las características fundamentales de los organismos.

¿Pero qué es en si el complejo sistema conocido como CRISPR – Cas9 y cómo funciona? Algunos organismos procariotas (organismos unicelulares que no cuentan con núcleo, es decir, su material genético se encuentra en el citoplasma) como arqueas y bacterias, pueden reconocer, procesar y almacenar fragmentos de ADN viral (como si contaran con una “memoria” inmunológica) por medio del uso del sistema CRISPR – Cas9. Al ser infectadas por un virus que contiene una secuencia genética similar a la guardada en su “memoria”, los procariotas pueden desactivar al patógeno invasor.

En la naturaleza, el sistema CRISPR – Cas puede llegar a necesitar de hasta 9 proteínas y dos ARN; sin embargo, la comunidad científica ha logrado reducir este sistema a sólo dos componentes: el primero de ellos es la proteína conocida como Cas9, la cual corta enzimáticamente (reconoce una secuencia específica de ADN y lo corta en ese punto) el ADN en presencia del segundo componente conocido como ARN guía o sgARN. El sgARN trabaja en conjunto con la proteína Cas9, determinando la secuencia específica de ADN a cortar. Para poner a el sistema CRISPR – Cas9 en acción, se necesita de una secuencia de ARN de 20 nucleótidos de largo (la cual se encuentra en el ARN guía), homóloga a una secuencia de ADN específica e inmediatamente localizada adyacente al protoespaciador de ADN de tres pares de bases (PAM), este complejo permite que Cas9 se posicione en el ADN de doble cadena. Posteriormente, la proteína Cas9 realiza un doble corte en el ADN, cuando este corte se repara mediante la unión de los extremos (conocidos como extremos no homólogos), se generan mutaciones debido a la inserción y/o deleción de material genético (depende de la modificación que se busque tener).

Imagen 2. Explicación del proceso de acción del complejo CRISPR – Cas9 (Williams & Warman, 2017).

¿Pero si este es un sistema que pertenece a los procariotas cómo puede ser utilizado en otros organismos? Si bien es cierto que de manera natural este es un sistema que pertenece a los organismos procariotas, los científicos han logrado modificar la proteína Cas9 y el sgARN para que este sistema también pueda ser usado en células eucariotas. Recientemente, se han creado variaciones modificadas genéticamente de la proteína Cas9, estas variaciones le otorgan un incremento en la especificidad y diversidad de secuencias de ADN a las cuáles puede dirigirse el sistema CRISPR – Cas9.

Imagen 3. Infografía general del funcionamiento de CRISPR.

Una de las ventajas del sistema es que ofrece la posibilidad de microinyectarse en óvulos fertilizados, con el objetivo de producir descendencia modificada genéticamente, asegurando una modificación rápida y efectiva.

En conclusión, el sistema CRISPR – Ca9 ha ayudado a reducir el tiempo y costo, así como aumentar la eficiencia de las modificaciones genéticas de organismos eucariotas. Esto ha permitido la creación de modelos animales que anteriormente serían muy arriesgados.

Imagen 4. Microinyección del sistema CRISPR – Cas9 en ratones.

¿Te interesa informarte un poco más acerca de la vacuna de Pfizer contra SARS covid-19? Si te gustaría saber más acerca de este tema asegúrate de leer el próximo artículo.

Referencias

  • Williams, B. O., & Warman, M. L. (2017). CRISPR/CAS9 technologies.Journal of Bone and Mineral Research, 32(5), 883-888. doi:10.1002/jbmr.3086

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