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Edición de genomas: ¿Tan fácil, útil y seguro como suena?

Ayudar a expertos en biotecnología de cultivos a explicar su trabajo a gente que no es especialista no es una tarea fácil – y una a la que he dedicado bastante tiempo como escritor/editor científico durante los últimos 20 años. Una figura retórica que siempre he encontrado de ayuda para entender un poco las abstracciones de la biotecnología es una buena metáfora – como la imagen de un flujo de proceso para representar cómo cantidades masivas de datos genómicos se pueden manejar con nuevo software sofisticado.

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Es tal vez por esto que me sentí tan aliviado cuando leí hace algún tiempo sobre un nuevo enfoque llamado “edición de genomas”. Finalmente – pensé – los biólogos moleculares están hablando un idioma que para mí tiene todo el sentido del mundo.

¿Esto quiere decir que el fitomejoramiento pronto será tan sencillo como “copiar y pegar”, “insertar cuadro” y “guardar como” en el procesador de palabras? O para usar una metáfora más anticuada, ¿el trabajo de los fitomejoradores será tan sencillo como marcar con lápiz rojo las plantas? Mi oportunidad para averiguarlo llegó cuando Joe Tohme, director del Área de Investigación de Agrobiodiversidad del CIAT, anunció recientemente que un equipo de investigación del CIAT ha estado experimentando desde 2014 con la edición de genomas en arroz. No podía esperar a tener más información del líder del equipo, Paul Chavarriaga.

En una reunión en su oficina, Chavarriaga primero me explicó lo básico de cómo funciona la edición de genomas. La idea es eliminar, “apagar” o, dicho de otra manera, modificar el material genético en los organismos para lograr un cambio deseado. Esto es posible gracias a una nueva tecnología llamada CRISPR – abreviatura en inglés para repetición palindrómica corta, agrupada y regularmente interespaciada. Encontrada en los genomas de algunas bacterias, esta genera nucleasas, en particular una denominada Cas9, que es una enzima (o tipo de proteína) que corta químicamente los enlaces entre las subunidades de ácido desoxirribonucleico (ADN) – la molécula que transmite instrucciones genéticas para el desarrollo, funcionamiento y reproducción de los seres vivos.

La acción de corte catalizada por CRISPR-Cas9 es guiada por piezas de ácido ribonucleico (ARN) – una molécula que decodifica las instrucciones “grabadas” en el ADN para la síntesis de proteínas y regula la expresión de genes, entre otras funciones. Ajustando el ARN para encajar en una secuencia genética en particular, los científicos pueden usar el sistema CRISPR-Cas9 para cortar ADN en sitios específicos reconocidos por el ARN. El ADN posteriormente se repara a sí mismo, incorporando algún tipo de cambio genético, como la mutación o la inserción de genes o el reemplazo o reacomodación de secuencias genéticas.

Muchos problemas de salud humana y de plantas involucran a más de un solo gen. ¡Pero no hay de qué preocuparse! El sistema CRISPR-Cas9 ha demostrado que puede modificar múltiples genes a la vez.

Desde 2011, cuando la técnica fue desarrollada por primera vez, han proliferado aplicaciones, como lo refleja la gran cantidad de publicaciones (más de mil hasta 2015) que inundan la literatura científica. Estos artículos documentan el uso de Cas9 para modificar células en una gran variedad de animales (por ej., ratones, conejos, ranas y moscas de frutas) y plantas (como arroz, sorgo, tabaco y trigo). Por ejemplo, en Brasil, los científicos han usado el sistema CRISPR/Cas9 para mostrar cómo los mosquitos pueden volverse incapaces de servir como portadores de la malaria.

Para demostrar prueba de concepto en la investigación del CIAT, el equipo de Chavarriaga recientemente empleó el sistema para inducir el efecto “hoja caída” en IR64, una línea de arroz élite desarrollada por el Instituto Internacional de Investigaciones sobre el Arroz (IRRI). En Japón, los científicos ya habían realizado la misma hazaña con arroz japónica. La IR64 ha sido incorporada en cientos de variedades mejoradas de arroz, que han sido liberadas en una docena de países y son sembradas en millones de hectáreas. Si la edición de genomas para conferir rasgos agronómicos importantes pudiera dar más ventajas a este arroz ya superior, los beneficios llegarían a muchos millones de personas.

“El rasgo de hoja caída solo tiene un efecto menor en el desempeño de la planta”, comenta Chavarriaga. “Pero sirve bastante para demostrar los efectos de la edición de genomas de una forma que se pueda apreciar fácilmente en las plantas de arroz”.

Sandra Valdez, científica del CIAT, está preparando una nota sobre este desarrollo, que se espera sea la primera contribución del CIAT a la creciente literatura científica sobre la edición de genomas. En este trabajo, Valdez está colaborando con el Instituto Nacional de Ciencias Agrobiológicas (NIAS) del Japón y la Universidad de Melbourne en Australia. Otra aplicación de la edición de genomas a la cual los investigadores del CIAT están contribuyendo involucra la eliminación del antibiótico usado como “marcador” en el arroz transgénico que posee altos niveles de los micronutrientes vitales hierro y zinc.

“El antibiótico es realmente inofensivo”, dijo Chavarriaga, “pero su presencia en el arroz podría despertar preocupación sobre la posibilidad de crear resistencia a antibióticos en los humanos. Usando la edición de genomas para eliminar el gen antibiótico, esperamos simplificar el paso de este arroz transgénico por el proceso regulatorio, de manera que su ventaja nutricional pueda utilizarse más rápidamente”.

Otras posibilidades que Chavarriaga tiene en mente son usar la edición de genomas para mejorar la presencia de beta-caroteno, el precursor de la vitamina A, en yuca, o crear nuevos mecanismos para lograr resistencia a enfermedades bacterianas o virales de este cultivo de raíces.

Hasta ahora, todo bien. No obstante, a medida que Chavarriaga hablaba, empecé a tener una sensación de déjà vu. A pesar de la leve metáfora, su descripción de la edición de genomas me sonó bastante a transgénicos (es decir, transformación o manipulación genética). La sensación fue reforzada por el hecho de que Chavarriaga también maneja la plataforma de transformación genética del CIAT. Una diferencia importante, sin embargo, es que la edición de genomas todavía no se ha usado para introducir genes de otros organismos, sino para modificar material genético dentro de un organismo determinado. De todas maneras, no hay nada que evite que los científicos usen la edición de genomas para introducir genes foráneos.

Sin embargo, sorprendentemente, esto no parece estar entre las principales preocupaciones que tiene la gente, según lo documentan artículos recientes de The Economist, The New York Times y The New Yorker. Su temor principal es acerca del uso de la edición de genomas en embriones humanos. Cerca de 6.000 enfermedades humanas son causadas por malos funcionamientos genéticos, y la edición de genomas muestra gran promesa para resolverlos. Pero ¿y si la técnica tiene efectos inesperados en humanos y crea nuevos problemas incluso si resuelve algunos antiguos?

Otro temor es que la edición de genomas podría tener impactos no previstos en el medio ambiente, en especial si las modificaciones genéticas en animales o plantas se pasan de una generación a la próxima mediante una técnica llamada “deriva genética”, que está siendo usada en el trabajo con mosquitos mencionado anteriormente.

Conscientes de estas preocupaciones, los investigadores han empezado a abordarlas estableciendo reglas claras para la aplicación de la edición de genomas. Además, deben integrarse en diálogos públicos acerca de la promesa y peligros de la técnica para evitar ser hundidos en la clase de escenario de guerra de trincheras que le sucedió al debate sobre los transgénicos. Los beneficios potenciales de la edición de genomas son demasiado grandes como para ser desperdiciados por falta de una comprensión compartida en la sociedad acerca de cómo la técnica puede aprovecharse para mejorar el bienestar humano.

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