Las Heroínas del CRISPR


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Me considero una romántica que cree en las utopías. Elegí la ciencia como profesión por su pureza y transparencia. La imagino como una fuente de líquido brillante, invaluable, de la que todos podemos beber. Por su brillantez, resulta atractivo poseerla, competir por ella y al tenerla en nuestras manos, nos sentimos poderosos. Sin embargo, la ciencia con agilidad se nos escapa, escurre entre los dedos, demostrándonos que lo único que podemos hacer es dejarla fluir, disfrutar su sabor, aprender de ella y compartirla.

El miércoles 7 de octubre del 2020, dos mujeres degustaron sus notas dulces; las investigadoras Emmanuelle Charpentier y Jennifer Doudna ganaron el Premio Nobel de Química por el desarrollo del método CRISPR/Cas9 para la edición de genomas. Por primera vez en la historia, dos mujeres recibieron el Premio Nobel en cualquier categoría.

CRISPR fue descubierto en el humilde procarionte Haloferax mediterrani, en los años noventa, por el investigador español Francisco Mojica. Él encontró secuencias palindrómicas de DNA agrupadas, que se repiten de manera regular y están interespaciadas, que comparten identidad con las secuencias de bacteriófagos (virus que infectan bacterias), a este arreglo lo llamó CRISPR (por sus siglas en inglés ‘clustered regularly interspaced short palindromic repeats’). Este hallazgo, dio origen a que otros investigadores, descubrieran que CRISPR forma parte del sistema inmune de los procariontes y funciona como una memoria, que les permite combatir infecciones virales.

Pero, ¿cómo puede CRISPR ayudar a una bacteria a deshacerse de un virus atacante? La respuesta a esta pregunta involucra a Cas9. Muy cerca de CRISPR, en el genoma de los procariontes, se encuentran los genes Cas (Cascada). Específicamente, el gen Cas9, codifica a una enzima encargada de cortar la doble hebra del DNA de los virus que infectan a las bacterias. Cuando CRISPR se transcribe, forma un intermediario llamado crRNA, que se aparea por complementariedad con el DNA del virus, formando un complejo RNA-DNA que Cas9 reconoce y corta, deshaciéndose del DNA viral, permitiendo la sobrevivencia de la célula bacteriana.  

Hasta el momento, he hablado de CRISPR, su transcrito crRNA y la enzima Cas9, pero falta un elemento indispensable en este rompecabezas, el tracrRNA. El tracrRNA fue descubierto por Emmanuelle Charpentier (2011), ayuda a procesar los crRNAs y es esencial para el corte de DNA mediado por Cas9. Cuando todas las piezas estaban sobre la mesa, Emmanuelle Charpentier y Jennifer Doudna, hicieron una colaboración y con gran rapidez y precisión simplificaron la técnica, uniendo el crRNA y tracrRNA formando una única molécula conocida como sgRNA; y en conjunto con la enzima Cas9, por primera vez editaron DNA en un tubo de ensayo. El hallazgo fue publicado en la revista Science, en el 2012 [1]. Se necesitó la unión de éstas dos grandes mentes para poder lograr este suceso. Jennifer Doudna de la Universidad de California Berkley (en Estados Unidos), tenía un amplio dominio en cristalografía por rayos X de RNAs catalíticos y Emmanuelle Charpentier de la Universidad de Viena (ahora directora del Max Planck Institute for Infection Biology), era experta en CRISPR. Antes de CRISPR/Cas9 la edición de genomas existía, pero la dificultad era tal, que representaba una barrera técnica y de tiempo para muchos científicos; CRISPR/Cas9 ofrece ahora mayor sencillez de poder editar con precisión cualquier parte del genoma de cualquier organismo. El descubrimiento potencialmente podría ofrecer la cura y prevención a un gran número de enfermedades.

Cuando investigadores quieren editar el genoma usando las “tijeras genéticas”, construyen una guía de ARN (ácido ribonucleico), que concuerda con el código de ADN (ácido desoxirribonucleico) de donde se va a hacer el corte. La proteína “tijera”, Cas9, forma un complejo con la guía de ARN, que dirige a las “tijeras” al lugar en el genoma donde se quiere hacer el corte.

Pero Doudna y Charpentier no eran las únicas que vieron en CRISPR/Cas9 un herramienta poderosa, en enero del 2013, el investigador Feng Zhang de MIT (Massachusetts Institute of Technology) y George Church de la Universidad de Harvard publicaron de manera independiente [2,3], en el mismo volumen de la revista Science, la edición del genoma de células de humano y ratón utilizando CRISPR/Cas9. La competencia por la patente entre la Universidad de California Berkeley/Universidad de Viena/Emmanuelle Charpentier (CVC) y el Instituto Broad del MIT no se hizo esperar. Después de algunos años de disputa, la patente de CRISPR/Cas9 fue otorgada al Instituto Broad del MIT, debido a que Feng Zhang fue el primero en realizar la técnica de manera exitosa en eucariontes. La disputa por la patente continúa, pero el Nobel de Química lo ganaron Doudna y Charpentier.

Cuando descubrí que estas investigadoras habían recibido el Nobel de Química, intentaba mover la pantalla táctil de mi celular para ver al tercer ganador. No había tercer ganador. Únicamente éstas dos científicas. Sentí una enorme satisfacción, saber que un comité entrenado, que ha seguido de cerca los hechos, otorga con todo el peso de la justicia, el más prestigioso premio a este par de mujeres. Sentí esperanza, que enorme mensaje para todas las niñas, jóvenes e investigadoras, saber que es posible que su trabajo sea reconocido. Qué admiración siento por Doudna y Charpentier, su fortaleza, su unión, su lealtad y profesionalismo.

En el 2014-2015, realicé exitosamente la técnica de CRISPR/Cas9 en el laboratorio de la Dra. Rosa Navarro, en el Instituto de Fisiología Celular de la Universidad Nacional Autónoma de México [4], un año después de que se publicara la edición de genoma por CRISPR/Cas9 en el nemátodo Caenorhabditis elegans [5], el modelo animal que continúo usando ahora en mi postdoctorado. Durante el doctorado encontré un sgRNA que de manera eficiente indujo el corte de doble hebra de mi gen blanco. Recuerdo aquella época, como una etapa de mucha determinación y tenacidad; necesitaba una mutante nula para poder tener resultados confiables sobre la función de mi proteína de estudio. Cuando logré tener animales mutantes, inmediatamente inicié ensayos bioquímicos y genéticos para encontrar fenotipos. Con esto, podría nutrir el gran cauce de la ciencia, compartirla y de paso adquirir mi título de doctorado. Un año más tarde, en el 2016, Eric Lander (presidente y director del Instituto Broad del MIT) publicó una revisión llamada Los Héroes de CRISPR [6]. Eric Lander deja claro que CRISPR/Cas9 es el resultado del trabajo de muchos investigadores, que han dado su esfuerzo por décadas y que por ende el descubrimiento de CRISPR/Cas9 no es un momento Eureka(!). En mi opinión, en esta revisión Doudna y Charpentier parecen diluirse entre los múltiples héroes. Pienso que antes que Mojica encontrara CRISPR, ya existían héroes como Franklin, Watson, Crick, Delbrück, Hershey o McClintock, por nombrar algunos, que sentaron bases para todos aquellos héroes del CRISPR/Cas9. Por supuesto que la ciencia se construye de muchos, son años de conocimiento que dieron origen a esta técnica. Sin embargo, Doudna y Charpentier fueron las primeras en incorporarlo y de manera exitosa aplicarlo. Dieron en el blanco primero, esto debe reconocerse y saborearse.

Por último, confío se logre una resolución, se use esta técnica para el bien común, con ética, entendiendo que la ciencia es de todos y para todos.

Entrevista con Jennifer Doudna:

Citas:

  1. Jinek M, Chylinski K, Fonfara I, Hauer M, Doudna JA, Charpentier E. A Programmable Dual-RNA – Guided DNA Endonuclease S figs. Science (80- ). 2012;
  2. Cong L, Ran FA, Cox D, Lin S, Barretto R, Habib N, et al. Multiplex genome engineering using CRISPR/Cas systems. Science (80- ). 2013; doi:10.1126/science.1231143
  3. Mali P, Yang L, Esvelt KM, Aach J, Guell M, DiCarlo JE, et al. RNA-guided human genome engineering via Cas9. Science (80- ). 2013; doi:10.1126/science.1232033
  4. Fernández-Cárdenas LP, Villanueva-Chimal E, Salinas LS, José-Nuñez C, Tuena de Gómez Puyou M, Navarro RE. Caenorhabditis elegans ATPase inhibitor factor 1 (IF1) MAI-2 preserves the mitochondrial membrane potential (Δψm) and is important to induce germ cell apoptosis. PLoS One. 2017; doi:10.1371/journal.pone.0181984
  5. Friedland AE, Tzur YB, Esvelt KM, Colaiácovo MP, Church GM, Calarco J a. Heritable genome editing in C. elegans via a CRISPR-Cas9 system. Nat Methods. 2013;10: 741–3. doi:10.1038/nmeth.2532
  6. Lander ES. The Heroes of CRISPR. Cell. 2016. doi:10.1016/j.cell.2015.12.041

Imágenes:


Laura Paulette Fernández-Cárdenas

Laura Paulette Fernández-Cárdenas es investigadora postdoctoral en el Joslin Diabetes Center y Departamento de Genética de la Escuela de Medicina de Harvard en Boston, Estados Unidos.

Correo: [email protected]

Twitter:@PoCFLE

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