A estas alturas xa todos coñecen o ADN, aínda que sexa de oídas. Saben que estrutura ten esa dobre hélice invertida formada por catro letras, os nucleótidos. Moitas persoas mesmo coñecen que astas son ACTG (adenina, citosina, timina e guanina) e que esta información xenética contida no ADN condénsase maioritariamente no núcleo das nosas células formando os cromosomas. É información xeral, pero correcta. Aínda así, cal e a súa relevancia? Pensemos nun libro cos seus capítulos, os seus paágrafos, as súas frases e palabras. Existen unhas normas para que este libro sexa lexible: signos de puntuación, ortografía de cada unha das palabras, os espazos entre elas
É imposible leer un libro sen espazos. Imaxinemos agora o ADN como un libro: é o máis importante de todos os libros, o libro da túa vida, da vida de todos os seres que habitamos, hoxe e sempre, o planeta.
Trátase dun libro formado pola secuencia lineal desas catro letras que, ao igual que calquera outro libro, se rexe por unhas normas: está perfectamente organizado, regulado. De xeito xeral, diremos que no ADN o xenoma se organiza en rexións que chamamos xenes, que a súa vez se dividen en exóns e intróns. Os exóns dos xenes en expresión son as rexións que, tomando e combinando de tres en tres os nucleótidos, dan lugar ás proteínas, elementos esenciais para a vida, xa que delas depende a estrutura correcta e o bo funcionamento das células. Agora ben, non todos os xenes deben estar producindo proteínas constantemente, non deben expresarse de continuo, senón que o fan en determinados momentos e/ou tecidos e órganos.
Existe, polo tanto, unha regulación da expresión destes xenes. Cada célula é como un reloxo, unha máquina perfecta que debe estar ben engrenada e coordinada co resto de células e tecidos. Todo debe estar acompasado. Da información que cada un de nós herdamos dos nosos pais, e que vai no noso ADN, dependen tanto as características físicas como as enfermidades que sufrimos ou sufriremos. Por descontado que a contorna en que nos desenvolvemos xoga tamén un papel fundamental para a expresión e o desenvolvemento de moitas destas patoloxías. Falando de patoloxías xenéticas, dunha banda existen enfermidades para as que temos unha predisposición xenética pero que quizais nunca cheguemos a desenvolver; e por outra, hai patoloxías nas que ser portador de variantes no noso xenoma implica que de seguro naceremos coa patoloxía ou que ao longo da nosa vida certamente imos sufrir esa enfermidade.
Agora imaxina que podemos coller este libro, o noso ADN e mudalo, cambialo. Editalo como si fose un documento de texto: cambiando unha letra por outra, movendo unha letra mal colocada, borrándoa se sobra, engadíndoa se faltase, movendo ou eliminando frases que deberían estar mellor encaixadas e mesmo parágrafos ou capítulos enteiros. Imaxina que podes completar unha frase que por algún erro quedou incompleta ; imaxina que podes cambiar o rumbo do libro, conseguir que a patoloxía non se desenvolva ou se atenúe, cambiar o final. É aquí onde entra a tecnoloxía CRISPR, da que tanto se escoita falar e que con tanta excitación recibimos no campo da biomedicina, tanto en investigación como na súa aplicación no desenvolvemento de novos fármacos e terapias. Pero non só isto. A flexibilidade da técnica e as variantes que se describen constantemente lévanos a pensar que neste intre só vemos a punta de iceberg: CRISPR aplícase tamén en moitos ámbitos da investigación e desenvolvemento, da biotecnoloxía, da ecoloxía, da agricultura , e en aplicacións algo máis frívolas como son a creación de mascotas (porcos ananos), ou do que se fala sobre resucitar mamuts.
Vexamos daquela que e CRISPR. Foi a principios dos 90 cando un español, Francis Mojica, profesor da Universidade de Alicante, empezou o seus estudos dunha arquea, Haloferax mediterranei, un microorganismo cunha tolerancia extrema ó sal que el estudaba nas salinas de Santa Pola e responsable da característica cor rosácea que adquiren as salinas. Preguntouse como aquel microorganismo era quen de sobrevivir en condicións extremas de salinidade. Naqueles anos as ferramentas bioinformáticas para a análise de secuencias de ADN eran practicamente inexistentes, polo que o esforzado traballo e a dedicación de Francis Mojica foi máis que encomiable, meritorio. Días, meses, anos pasou lendo e comparando as secuencias do ADN, unha a unha, letra a letra. Foi Mojica quen finalmente acuñou e describiu o termo CRISPR (repeticións palindrómicas curtas agrupadas e regularmente interespaciadas).
En 2005, Francis Mojica propuxo que as secuencias CRISPR son un sistema inmunitario adquirido en bacterias e arqueas. Estas CRISPR servían como sistema de rexistro de entrada de virus e plásmidos. A información almacenábase entre as repeticións CRISPR, que sería posteriormente utilizada polas proteínas Cas para impedir novas infeccións. A partir de entón, o desenvolvemento destes sistemas CRISPR, e especialmente CRISPR-Cas, foi exponencial e as publicacións científicas que aplican esta tecnoloxía medran a diario.
Podemos agora usar este sistema no noso beneficio. Foi a colaboración entre Jennifer Doudna y Emmanuel Charpentier a que transformou o achado das CRISPR de Mojica nun instrumento capaz de cortar o ADN de forma dirixida dun xeito relativamente sinxelo. Os sistemas de edición xenómica até aquel momento implicaban -e aínda hoxe implican- o desenvolvemento de protocolos custosos en termos de dedicación, financiamento, custos e tempo de desenvolvemento dos proxectos. De entre todas as aplicacións que citamos, convén suliñar con brevidade aquela que nos afecta máis directamente: a revolución CRISPR en biomedicina. Tras demostrarse que o sistema funcionaba, empezouse a aplicar á edición de células de mamíferos, incluíndo os humanos. Este uso relativamente sinxelo do sistema é o que converte CRISPR nunha ferramenta biotecnolóxica fermosa e versátil.
Hoxe podemos reproducir as variantes xenómicas potencialmente responsables de patoloxías, que son detectadas en pacientes, en modelos celulares e/ou modelos animais. Sobre este modelos podemos estudar as bases moleculares da patoloxía, ademais de facer ensaios con fármacos e de novas terapias que resultarían, polo tanto, totalmente personalizadas. Supón, pois, unha revolución na praxe médica, un novo xeito de entender o diagnóstico e tratamento das patoloxías. A revolución xenómica froito dos novos sistemas de secuenciación masiva de xenomas, unida a explosión das ferramentas CRISPR de edición xenómica, abre un mundo apaixonante para a biomedicina que require a colaboración multidisciplinar entre biólogos moleculares, médicos asistenciais e farmacéuticos para o tratamento personalizado do paciente e os seus familiares. A industria farmacéutica está envorcada no desenvolvemento de proxectos con investigación básica en xenómica e edición para a detección de novas dianas terapéuticas xenómicas e epixenéticas, e na súa validación mediante sistemas de edición. Constantemente compróbanse novas moléculas que sen dúbida darán lugar a unha nova xeración de fármacos, así como permitirán o reposicionamento de moléculas. A terapia, tanto in vivo como ex vivo, pasa tamén pola edición xenómica para o desenvolvemento de tratamentos personalizados, o que daría para escribir unha nova xeira de artigos.
Como acostuma a pasar, a tecnoloxía vai máis rápido que a regulación do uso da mesma. Co sistema CRISPR ocorre o mesmo: o seu constante desenvolvemento e máis rápido que a lexislación sobre o uso e o establecemento de comités éticos, fundamentais para regular a súa aplicación. Os aspectos éticos deben ter en conta, ademais da opinión dos expertos, a da poboación xeral. Temos a obriga moral de divulgala entre a sociedade explicando en que consiste esta tecnoloxía, que se pode e que non se pode facer, ademais de escoitar o que a propia poboación pensa. Abríronse numerosos debates, entre eles a sempre polémica cuestión da manipulación xenómica de embrións humanos.
A comunidade científica internacional está en constante desenvolvemento de iniciativas para fomentar a investigación e aplicación responsable destas tecnoloxías. A modo de exemplo véxase ARRIGE (Association for Responsible Research and Innovation in Genome Editing). Ademais da consulta das diferentes iniciativas a nivel ético, ARRIGE pretende promover unha gobernanza global da edición do xenoma que abrangue todas as partes interesadas, incluíndo académicos, empresas, organizacións de pacientes, cidadáns, políticos etc para asegurar que se leva a cabo nunha contorna segura e aceptable por parte da sociedade. Trátase dunha iniciativa europea recente, presentada en París en marzo de 2018 e na que España ten un papel ben activo. O seu propósito é evitar que a aplicación da tecnoloxía CRISPR sexa bloqueada por pensamentos radicais, así como frear que se creen expectativas excesivas entre a poboación.
Imponse un humilde corolario final: foron os procariotas (arqueas e bacterias), que levan millóns de anos usando este sistema inmunitario adquirido, os que asentaron as bases das ferramentas CRISPR, unha realidade que revolucionou o campo da biotecnoloxía e a biomedicina. Hoxe o séu impacto na sociedade é revolucionario. O que demostra unha vez máis que a investigación básica (neste caso nada nas salinas de Santa Pola) en aspectos que poidan parecer de pouco impacto a priori, resultan dunha importancia extrema.
Dende Galicia desenvolvemos estudos que inclúen a edición xenómica en beneficio de pacientes e familiares e da poboación en conxunto así como a procura de dianas e desenvolvemento de novas terapias. Agárdase que estes estudos posicionen a Galicia na vangarda da medicina personalizada, o que pasa, dende logo, por un aberto e decidido apoio político-social da I+D.
Grupo de Medicina Xenómica - CIMUS - Universidade de Santiago de Compostela
Trátase dun libro formado pola secuencia lineal desas catro letras que, ao igual que calquera outro libro, se rexe por unhas normas: está perfectamente organizado, regulado. De xeito xeral, diremos que no ADN o xenoma se organiza en rexións que chamamos xenes, que a súa vez se dividen en exóns e intróns. Os exóns dos xenes en expresión son as rexións que, tomando e combinando de tres en tres os nucleótidos, dan lugar ás proteínas, elementos esenciais para a vida, xa que delas depende a estrutura correcta e o bo funcionamento das células. Agora ben, non todos os xenes deben estar producindo proteínas constantemente, non deben expresarse de continuo, senón que o fan en determinados momentos e/ou tecidos e órganos.
Existe, polo tanto, unha regulación da expresión destes xenes. Cada célula é como un reloxo, unha máquina perfecta que debe estar ben engrenada e coordinada co resto de células e tecidos. Todo debe estar acompasado. Da información que cada un de nós herdamos dos nosos pais, e que vai no noso ADN, dependen tanto as características físicas como as enfermidades que sufrimos ou sufriremos. Por descontado que a contorna en que nos desenvolvemos xoga tamén un papel fundamental para a expresión e o desenvolvemento de moitas destas patoloxías. Falando de patoloxías xenéticas, dunha banda existen enfermidades para as que temos unha predisposición xenética pero que quizais nunca cheguemos a desenvolver; e por outra, hai patoloxías nas que ser portador de variantes no noso xenoma implica que de seguro naceremos coa patoloxía ou que ao longo da nosa vida certamente imos sufrir esa enfermidade.
Agora imaxina que podemos coller este libro, o noso ADN e mudalo, cambialo. Editalo como si fose un documento de texto: cambiando unha letra por outra, movendo unha letra mal colocada, borrándoa se sobra, engadíndoa se faltase, movendo ou eliminando frases que deberían estar mellor encaixadas e mesmo parágrafos ou capítulos enteiros. Imaxina que podes completar unha frase que por algún erro quedou incompleta ; imaxina que podes cambiar o rumbo do libro, conseguir que a patoloxía non se desenvolva ou se atenúe, cambiar o final. É aquí onde entra a tecnoloxía CRISPR, da que tanto se escoita falar e que con tanta excitación recibimos no campo da biomedicina, tanto en investigación como na súa aplicación no desenvolvemento de novos fármacos e terapias. Pero non só isto. A flexibilidade da técnica e as variantes que se describen constantemente lévanos a pensar que neste intre só vemos a punta de iceberg: CRISPR aplícase tamén en moitos ámbitos da investigación e desenvolvemento, da biotecnoloxía, da ecoloxía, da agricultura , e en aplicacións algo máis frívolas como son a creación de mascotas (porcos ananos), ou do que se fala sobre resucitar mamuts.
A comezos dos 90, Francis Mojica preguntouse como conseguía sobrevivir nas salinas de Santa Pola o microorganismo que lles dá a cor rosácea. Os seus achados sentaron as bases da técnica CRISPR
Vexamos daquela que e CRISPR. Foi a principios dos 90 cando un español, Francis Mojica, profesor da Universidade de Alicante, empezou o seus estudos dunha arquea, Haloferax mediterranei, un microorganismo cunha tolerancia extrema ó sal que el estudaba nas salinas de Santa Pola e responsable da característica cor rosácea que adquiren as salinas. Preguntouse como aquel microorganismo era quen de sobrevivir en condicións extremas de salinidade. Naqueles anos as ferramentas bioinformáticas para a análise de secuencias de ADN eran practicamente inexistentes, polo que o esforzado traballo e a dedicación de Francis Mojica foi máis que encomiable, meritorio. Días, meses, anos pasou lendo e comparando as secuencias do ADN, unha a unha, letra a letra. Foi Mojica quen finalmente acuñou e describiu o termo CRISPR (repeticións palindrómicas curtas agrupadas e regularmente interespaciadas).
En 2005, Francis Mojica propuxo que as secuencias CRISPR son un sistema inmunitario adquirido en bacterias e arqueas. Estas CRISPR servían como sistema de rexistro de entrada de virus e plásmidos. A información almacenábase entre as repeticións CRISPR, que sería posteriormente utilizada polas proteínas Cas para impedir novas infeccións. A partir de entón, o desenvolvemento destes sistemas CRISPR, e especialmente CRISPR-Cas, foi exponencial e as publicacións científicas que aplican esta tecnoloxía medran a diario.
Podemos agora usar este sistema no noso beneficio. Foi a colaboración entre Jennifer Doudna y Emmanuel Charpentier a que transformou o achado das CRISPR de Mojica nun instrumento capaz de cortar o ADN de forma dirixida dun xeito relativamente sinxelo. Os sistemas de edición xenómica até aquel momento implicaban -e aínda hoxe implican- o desenvolvemento de protocolos custosos en termos de dedicación, financiamento, custos e tempo de desenvolvemento dos proxectos. De entre todas as aplicacións que citamos, convén suliñar con brevidade aquela que nos afecta máis directamente: a revolución CRISPR en biomedicina. Tras demostrarse que o sistema funcionaba, empezouse a aplicar á edición de células de mamíferos, incluíndo os humanos. Este uso relativamente sinxelo do sistema é o que converte CRISPR nunha ferramenta biotecnolóxica fermosa e versátil.
Hoxe podemos reproducir as variantes xenómicas potencialmente responsables de patoloxías, que son detectadas en pacientes, en modelos celulares e/ou modelos animais. Sobre este modelos podemos estudar as bases moleculares da patoloxía, ademais de facer ensaios con fármacos e de novas terapias que resultarían, polo tanto, totalmente personalizadas. Supón, pois, unha revolución na praxe médica, un novo xeito de entender o diagnóstico e tratamento das patoloxías. A revolución xenómica froito dos novos sistemas de secuenciación masiva de xenomas, unida a explosión das ferramentas CRISPR de edición xenómica, abre un mundo apaixonante para a biomedicina que require a colaboración multidisciplinar entre biólogos moleculares, médicos asistenciais e farmacéuticos para o tratamento personalizado do paciente e os seus familiares. A industria farmacéutica está envorcada no desenvolvemento de proxectos con investigación básica en xenómica e edición para a detección de novas dianas terapéuticas xenómicas e epixenéticas, e na súa validación mediante sistemas de edición. Constantemente compróbanse novas moléculas que sen dúbida darán lugar a unha nova xeración de fármacos, así como permitirán o reposicionamento de moléculas. A terapia, tanto in vivo como ex vivo, pasa tamén pola edición xenómica para o desenvolvemento de tratamentos personalizados, o que daría para escribir unha nova xeira de artigos.
España ten un papel activo na asociación ARRIGE, presentada en París en 2018. O seu propósito é evitar que a aplicación desta tecnoloxía sexa bloqueada por pensamentos radicais e que se creen expectativas excesivas entre a poboación
Como acostuma a pasar, a tecnoloxía vai máis rápido que a regulación do uso da mesma. Co sistema CRISPR ocorre o mesmo: o seu constante desenvolvemento e máis rápido que a lexislación sobre o uso e o establecemento de comités éticos, fundamentais para regular a súa aplicación. Os aspectos éticos deben ter en conta, ademais da opinión dos expertos, a da poboación xeral. Temos a obriga moral de divulgala entre a sociedade explicando en que consiste esta tecnoloxía, que se pode e que non se pode facer, ademais de escoitar o que a propia poboación pensa. Abríronse numerosos debates, entre eles a sempre polémica cuestión da manipulación xenómica de embrións humanos.
A comunidade científica internacional está en constante desenvolvemento de iniciativas para fomentar a investigación e aplicación responsable destas tecnoloxías. A modo de exemplo véxase ARRIGE (Association for Responsible Research and Innovation in Genome Editing). Ademais da consulta das diferentes iniciativas a nivel ético, ARRIGE pretende promover unha gobernanza global da edición do xenoma que abrangue todas as partes interesadas, incluíndo académicos, empresas, organizacións de pacientes, cidadáns, políticos etc para asegurar que se leva a cabo nunha contorna segura e aceptable por parte da sociedade. Trátase dunha iniciativa europea recente, presentada en París en marzo de 2018 e na que España ten un papel ben activo. O seu propósito é evitar que a aplicación da tecnoloxía CRISPR sexa bloqueada por pensamentos radicais, así como frear que se creen expectativas excesivas entre a poboación.
Imponse un humilde corolario final: foron os procariotas (arqueas e bacterias), que levan millóns de anos usando este sistema inmunitario adquirido, os que asentaron as bases das ferramentas CRISPR, unha realidade que revolucionou o campo da biotecnoloxía e a biomedicina. Hoxe o séu impacto na sociedade é revolucionario. O que demostra unha vez máis que a investigación básica (neste caso nada nas salinas de Santa Pola) en aspectos que poidan parecer de pouco impacto a priori, resultan dunha importancia extrema.
Dende Galicia desenvolvemos estudos que inclúen a edición xenómica en beneficio de pacientes e familiares e da poboación en conxunto así como a procura de dianas e desenvolvemento de novas terapias. Agárdase que estes estudos posicionen a Galicia na vangarda da medicina personalizada, o que pasa, dende logo, por un aberto e decidido apoio político-social da I+D.
Escrito por *Catarina Allegue Toscano
Grupo de Medicina Xenómica - CIMUS - Universidade de Santiago de Compostela Serie
A revolución da dobre hélice no século XXI
As ferramentas de edición xenómica para unha biomedicina de vangarda
Ángel Carracedo comparte a receita caseira para extraer esta molécula vital
