El Departamento de Fisiología, Genética y Microbiología de la Universidad de Alicante con el trabajo e investigación realizada por el profesor, genetista y microbiólogo Francisco Juan Martínez Mojica, aseguran que el descubrimiento de la técnica, CRISPR, Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, está siendo revolucionaria debido a que esta permite cortar y pegar fragmentos de material genético en cualquier célula, de modo que pueda utilizarse para editar el ADN.
La técnica es todo un mecanismo de defensa antiviral y hace referencia a las secuencias reiteradas presentes en el ácido desoxirribonucleico y DNA.
Entre las repeticiones albergan fragmentos de material genético de virus que infectaron a sus ancestros, lo que les permite reconocer una infección que vuelve a darse y defenderse al modificar el ADN de los invasores usando proteínas asociadas con estas repeticiones.
El sistema CRISPR data de hace 2.600 millones de años y este ha sido reconstruido, por primera vez por investigadores internacionales, sus hallazgos implican que los sistemas revividos son funcionales y más adaptables que las interacciones anteriores.
Las investigaciones científicas fueron realizadas por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas de la Universidad de Alicante, el Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Raras, CIBERER, el Hospital Ramón y Cajal-IRYCIS, así como otras instituciones nacionales e internacionales.
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¿Qué técnica utilizaron para buscar nuevos sistemas en el pasado?
La técnica llamada reconstrucción de secuencias ancestrales fue la que utilizaron los investigadores, los cuales para el nuevo estudio se propusieron trazar la evolución de CRISPR en microorganismos.
Algoritmos especialmente diseñados fueron utilizados para analizar y comparar los genomas de los organismos vivos y determinar cómo se habrían visto los genomas de sus ancestros comunes. Un viaje en el tiempo realizado mediante técnicas de bioinformática.
A partir de esto, el equipo identificó y sintetizó enzimas Cas que probablemente habrían sido utilizadas por microorganismos antiguos, que datan de hace entre 37 millones y 2.600 millones de años.
Estas enzimas ancestrales todavía eran funcionales en la edición de genes, así lo demostraron las pruebas ejecutadas en células humanas. Los resultados sugieren que los sistemas revitalizados no solo funcionan, sino que son más versátiles que las versiones actuales y podrían tener aplicaciones revolucionarias, abriendo nuevas vías para la edición de genes.
Al revitalizar las proteínas Cas que existieron hace miles de millones de años y descubrir que ya tenían la capacidad de operar como herramientas de edición de genes, editando con éxito genes en células humanas.
¿Cómo ha sido la adaptación de la técnica CRISPR-Cas?
La naturaleza adaptativa asegura que el sistema CRISPR-Cas se ha vuelto cada vez más complicado con el tiempo debido a que ha estado respondiendo gradualmente a las nuevas amenazas de virus que se han cernido sobre las bacterias a lo largo de la evolución.
Los sistemas actuales son muy complejos y están adaptados para funcionar dentro de una bacteria. Cuando el sistema se usa fuera de este ambiente, por ejemplo, en células humanas, es rechazado por el sistema inmunológico y además existen ciertas restricciones moleculares que limitan su uso.
Curiosamente, en los sistemas ancestrales desaparecen algunas de estas restricciones, lo que dota a estos sistemas de una mayor versatilidad para nuevas aplicaciones. Este logro científico pone a disposición herramientas de edición de genes con propiedades diferentes a las actuales, y mucho más flexibles.
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Abriendo nuevas vías en la manipulación del ADN, herramientas de diagnóstico de enfermedades y el tratamiento de enfermedades como:
- ELA. Esclerosis lateral amiotrófica, enfermedad de las neuronas en el cerebro, el tronco cerebral y la médula espinal que controlan el movimiento.
- Cáncer. Cuando una célula presenta alguna anomalía o ha envejecido, por lo general la célula muere. Enfermedad por la que algunas células del cuerpo se multiplican sin control y se diseminan a otras partes del organismo, es posible que el cáncer comience en cualquier parte del cuerpo humano, formado por billones de células.
- Diabetes. Enfermedad crónica, de larga duración que afecta la forma en que el cuerpo convierte los alimentos en energía. Su cuerpo descompone la mayor parte de los alimentos que come en azúcar, también llamada glucosa y los libera en el torrente sanguíneo.
(Con información de Evolution of CRISPR, Nature Microbiology, Muy Interesante)