Imagina poder curar cualquier enfermedad genética, prevenir bacterias desde resistencia a los antibióticos, alteran los mosquitos para que no puede transmitir la malaria, prevenir el cáncer o trasplantar con éxito órganos de animales en personas sin rechazo. La maquinaria molecular para lograr estos objetivos no es el material de una novela de ciencia ficción ambientada en un futuro lejano. Estas son metas alcanzables posibles gracias a una familia de Secuencias de ADN llamados CRISPRs.
CRISPR (pronunciado "crujiente") es el acrónimo de Repeticiones cortas agrupadas regularmente entre espacios, un grupo de Secuencias de ADN encontradas en bacterias que actúan como un sistema de defensa contra virus que podrían infectar una bacteria. Los CRISPR son un código genético dividido por "espaciadores" de secuencias de virus que han atacado a una bacteria. Si la bacteria se encuentra nuevamente con el virus, un CRISPR actúa como una especie de banco de memoria, lo que facilita la defensa de la célula.
El descubrimiento de repeticiones de ADN agrupadas se produjo de forma independiente en los años ochenta y noventa por investigadores de Japón, los Países Bajos y España. El acrónimo CRISPR fue propuesto por Francisco Mojica y Ruud Jansen en 2001 para reducir la confusión causada por el uso de diferentes siglas por diferentes equipos de investigación en la literatura científica. Mojica planteó la hipótesis de que los CRISPR eran una forma de bacteria inmunidad adquirida. En 2007, un equipo dirigido por Philippe Horvath verificó esto experimentalmente. No pasó mucho tiempo antes de que los científicos encontraran una forma de manipular y usar CRISPR en el laboratorio. En 2013, el laboratorio de Zhang se convirtió en el primero en publicar un método de ingeniería CRISPR para su uso en la edición de ratones y genomas humanos.
Esencialmente, CRISPR de origen natural brinda una capacidad de búsqueda y destrucción de células. En bacterias, CRISPR funciona transcribiendo secuencias espaciadoras que identifican el ADN del virus objetivo. Una de las enzimas producidas por la célula (por ejemplo, Cas9) se une al ADN objetivo y lo corta, desactivando el gen objetivo y desactivando el virus.
En el laboratorio, Cas9 u otra enzima corta el ADN, mientras que CRISPR le dice dónde cortar. En lugar de utilizar firmas virales, los investigadores personalizan los separadores CRISPR para buscar genes de interés. Los científicos han modificado Cas9 y otras proteínas, como Cpf1, para que puedan cortar o activar un gen. Apagar y encender un gen hace que sea más fácil para los científicos estudiar la función de un gen. Cortar una secuencia de ADN hace que sea fácil reemplazarla con una secuencia diferente.
CRISPR no es la primera herramienta de edición de genes en la caja de herramientas del biólogo molecular. Otras técnicas para la edición de genes incluyen las nucleasas de dedo de zinc (ZFN), las nucleasas efectoras tipo activador de la transcripción (TALEN) y las meganucleasas modificadas a partir de elementos genéticos móviles. CRISPR es una técnica versátil porque es rentable, permite una gran selección de objetivos y puede apuntar a ubicaciones inaccesibles para otras técnicas. Pero, la razón principal por la que es un gran problema es que es increíblemente simple de diseñar y usar. Todo lo que se necesita es un sitio objetivo de 20 nucleótidos, que se puede hacer construyendo una guía. El mecanismo y las técnicas son tan fáciles de entender y usar que se están convirtiendo en estándar en los planes de estudios de biología de pregrado.
Los investigadores usan CRISPR para hacer modelos celulares y animales para identificar genes que causan enfermedades, desarrollar terapias genéticas y diseñar organismos para que tengan rasgos deseables.
Obviamente, CRISPR y otras técnicas de edición del genoma son controvertidas. En enero de 2017, la FDA de EE. UU. Propuso pautas para cubrir el uso de estas tecnologías. Otros gobiernos también están trabajando en regulaciones para equilibrar los beneficios y los riesgos.