Esto fue escrito en 2018 como parte del curso sobre ser verde y fuentes de energía renovables en los tiempos modernos.
Una nueva y revolucionaria herramienta de edición del genoma llamada CRISPR ha sido y sigue cambiando el paisaje de la genética y la bioingeniería. Al tomar prestado este sistema de defensa selectivo y programable de bacterias/arqueas, los científicos han sido capaces de hacer cosas como: prevenir enfermedades del corazón a nivel del embrión humano y desarrollar tiras reactivas para el diagnóstico médico de campo. Como resultado Como resultado de estos logros y de la versatilidad de CRISPR, se ha despertado el interés general del público público se ha despertado y ha dado lugar a muchas especulaciones sobre un futuro de ingeniería genética. No cabe duda de que que la ingeniería genética y biológica está siendo y ha sido revolucionada por esta nueva tecnología, sin embargo, algunos casos límite de sus usos son más ficción que realidad.
Las repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente espaciadas (CRISPR) es el nombre de la parte de genoma responsable de almacenar la información genética de los bacteriófagos invasores. Se trata de una sistema de defnición evolucionado y adaptativo utilizado por bacterias y arqueas [1]. El sistema se basa en pequeños ARN para la detección y el silenciamiento de ácidos nucleicos extraños según la secuencia [1]. El sistema está compuesto por genes cas organizados en operones formados por secuencias que apuntan al genoma llamadas espaciadores que se intercalan en intervalos regulativos entre repeticiones palindrómicas [1]. El sistema CRISPR Cas funciona reconociendo selectivamente y luego cortando o silenciando secuencias específicas de ácido secuencias de ácido nucleico. Un ARN guía (ARNg), un ARN de transferencia (ARNtrans) y una secuencia objetivo son utilizados por la proteína cas para encontrar una cadena de ARN complementaria a la secuencia objetivo. Una vez Una vez que se encuentra la secuencia objetivo y un motivo adyacente al protoespaciador (PAM), la proteína se une y luego hace algo dependiendo de cómo haya madurado o mutado la proteína [2]. En su forma salvaje, la proteína Cas9 cortará en la región de ambos lados del ADN, en la aproximadamente la misma longitud, o en el lado único del ARN [3]. Hay tres clases de
sistemas CRISPR/Cas. Los tipos 1 y 3 son similares en el sentido de que la proteína cas procesa el ARN pre-CRISPR (pre-crRNA), se convierten en una proteína completa, y escinden el ARN complementario a este ARN. El tipo 2 contrasta en que se desarrolla utilizando un ARN de doble cadena (ds) específico ribonucleo en presencia de Cas9 y esta proteína es necesaria en el silenciamiento guiado por crRNA del ADN extraño [1]. Del mismo modo, Cas13 es necesaria en el procesamiento de ARN extraño [4]. Dado que el sistema CRISPR/Cas sólo necesita tener la secuencia de ADN de interés en su biblioteca, es altamente programable y fácil de emplear. Por eso CRISPR es una técnica tan prometedora. técnica tan prometedora. Además, ha captado la atención y la imaginación de la gente en la población en general, con la publicación de libros como Prometheus [5], académicos, políticos y los negocios, con varias empresas de bioingeniería [6]. CRISPR tiene potencial para ser utilizado para realizar ediciones en cualquier lugar donde se utilice material nucleico, por ejemplo, embriones de animales, semillas de plantas, parásitos virus, etc., por lo que sus usos son muy amplios. Además, permite la facilidad de detección de dicho material debido a la programabilidad y selectividad de Cas9/13 [6].
Cox et. al. demostraron que el sistema CRISPR-Cas13 podía realizar ediciones de ARN con precisión quirúrgica. Se introdujo un reportero de edición de ARN en un Cluc mediante una mutación puntual en un solo nucleótido, cambiando el nucleótido de guanina por uno de adenosina. Esta mutación sin sentido Esta mutación sin sentido puede ser reparada funcionalmente a su codón de tipo salvaje mutando la A a una I mediante el uso de dCas13b-ADARDD(E488Q) [3]. Este sistema, denominado RNA Editing for Programmable A to I versión 1 (REPAIRv1), validó que se podía lograr una edición precisa del ARN en sitio de prueba. También se observó que esta edición se produce con mayor precisión con espaciadores más largos (50 nucleótidos de nucleótidos) frente a los más cortos (30 nucleótidos), pero con los espaciadores más largos alrededor del sitio objetivo, hubo una mayor propensión a la edición en adenosinas no objetivo dentro de una ventana de secuenciación determinada [3]. Además, se demostró que el sistema REPAIRv1 que funciona en células vivas de mamíferos para corregir enfermedades humanas relacionadas con mutaciones [3].
Abudayyeh y otros demostraron que el sistema CRISPR-Cas13 puede ser diseñado para el derribo y la unión de ARN en células de mamíferos. La especificidad de Cas13a se probó in vivo mediante la introducción de desajustes individuales en una guía dirigida a Gluc, un o genes endógenos. Se comprobó que el knockdown era sensible a los desajustes en la región central de la semilla del gen. en la región central del dúplex guía-objetivo, lo que se confirmó además por medio de perfiles bioquímicos. Dado que la interferencia de ARN es conocida por tener efectos fuera del objetivo, se realizó una se llevó a cabo una secuencia de ARNm en todo el transcriptoma para evaluar los efectos fuera del objetivo. Esto se hizo Se realizó proporcionando al Cas13 una opción de la región objetivo o de la construcción de ARNhc y se se encontró que un derribo significativo de la transcripción objetivo (P < 0,01) [4].
Se desarrolló un modelo estocástico de flujo de genes por impulso genético para entender cómo el impulso genético podría llevar a la fijación. de genes puede llevar a la fijación. Los supuestos subyacentes del modelo son una población finita y que se basa en un modelo basado en Moran. Se encontró, a través de la simulación numérica de subpoblaciones y 3 alelos, tipo salvaje, impulso genético, resistencia, en organismos diploides, que el aislamiento como prevención de la invasión de las poblaciones impulsadas por genes de una especie, a menos que la tasa de migración se mantenga se mantenga extremadamente baja (10-5 en una escala de 0 a 1), que el flujo de genes está casi garantizado en invadir todas las subpoblaciones vinculadas a la originaria, lo que conduce a la fijación del impulso génico [7]. Es decir, Los sistemas de impulsores genéticos CRISPR son capaces de propagarse a gran distancia, a menos que estén fuertemente aislados.
La facilidad de uso, la rapidez de aplicación y la falta de sensibilidad de CRISPR es la razón por la que es una tecnología tan emocionante. tecnología. En particular, el potencial para modificar genéticamente embriones humanos in vivo ha atraído la atención del público en general por sus ramificaciones éticas y genéticas [8]. Las preguntas de cómo de cómo se regularía esta tecnología, cuánto costaría y quién tendría acceso a ella. son cuestiones inmediatas a la posibilidad de que esta edición embrionaria se comercialice. [5] Además, el potencial de CRISPR para optimizar los organismos podría dar lugar a especies altamente invasivas en las poblaciones silvestres [7]. Sin embargo, la realidad de CRISPR es que actualmente se está utilizando para rápidamente el material nucleico de cosas potencialmente dañinas [9].
Un laboratorio del MIT desarrolló una forma de utilizar CRISPR para detectar de forma rápida y barata material de ácido nucleico nucleico. La herramienta de diagnóstico SHERLOCK (Specific High Sensitivity Reporter unLOCKing) es una de papel que utiliza un reportero de ARN fluorescente para informar de la presencia o no de un material de ácido nucleico está presente en un medio [6]. Si el material nuclear está presente, Cas13 se Si el material nuclear está presente, Cas13 se unirá al material y lo cortará, pero debido a la naturaleza de la enzima, se unirá y cortará el reportero, así como a otro material nuclear cercano. Este efecto secundario se aprovechó y se utilizó para hacer que una tira reactiva mostrara una línea negra, similar a la de un test de embarazo, en cuestión de minutos. Esta rapidez y facilidad de uso le da el potencial de cambiar la salud pública en zonas como África y Sudamérica o incluso en hospitales para la detección de células tumorales [9].
La edición genética mediante el sistema CRISPR/Cas se ha utilizado tanto en China como en Estados Unidos para editar la genética de los embriones. En Estados Unidos, CRISPR-Cas9 se ha utilizado para corregir un defecto genético que puede provocar un fallo cardíaco [10]. Como el cambio se realizó en el diploide formado tras el encuentro del esperma con el óvulo, el cambio es heredable. La noticia de poder hacer esto ha provocado un de la edición de la línea germinal humana para alterar a los humanos para que tengan cualquier cosa, desde pelo rubio hasta alas. desde pelo rubio hasta alas. A pesar del poder de CRISPR, es poco probable que esto ocurra. La idea de La idea de esto se basa en el adagio de la naturaleza contra la crianza y que se dice que los talentos y habilidades de un niño caen más en la segunda categoría que en la primera. Además, incluso el caso de que pudiéramos alterar seres humanos a nivel de talento desde el nivel de la genética, los efectos fuera de objetivo o si el embrión resultante se desarrollaría son especulativos [8]. La literatura demuestra cambios en un único locus y más aún en uno o unos pocos nucleótidos, no en múltiples loci por un gran número de nucleótidos.
Otro uso potencial del CRISPR es la bioingeniería de impulsores genéticos. Los impulsores genéticos son ventajas genéticas ventajas genéticas programadas a alelos específicos de tal manera que si una copia del alelo está presente, se en los organismos que se reproducen sexualmente, con una probabilidad muy superior al 50% [11]. probabilidad [11]. Esta fenomenología no es nueva y se ha observado en las moscas de la fruta desde los década de 1950 [11], sin embargo, la idea de utilizarla como herramienta para controlar o eliminar la propagación de ciertas enfermedades es nueva y punto de controversia. Hay argumentos a favor del uso de los impulsores genéticos que sostienen que es beneficioso para eliminar especies invasoras y patógenos como la malaria y que en el caso de mezclarse con alelos de tipo salvaje, la resistencia en el locus impediría la fijación del impulsor [12]. Sin embargo, otros sostienen que este mecanismo es probable que sea muy invasivo y puede dar lugar a fijación del alelo elegido en una población [7].