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ANALES Una breve historia de CRISPR-Cas9
RANF Aunque la primera descripción de la existencia de las se-
www.analesranf.com cuencias CRISPR en el genoma de las bacterias se hizo en 1987 por
un grupo japonés, sin embargo se debe principalmente a los trabajos
EL PREMIO NOBEL EN QUÍMICA 2020 del investigador español Francisco Juan Martínez Mojica (Francis Mo-
jica) (3, 4, 5) en los años 1993, 2000 y 2005 el estudio de unas se-
Juan-Ramón Lacadena cuencias de ADN repetidas (las secuencias CRISPR) descubiertas en
Académico de Número de la Real Academia Nacional de Farmacia bacterias y en arqueas –que posteriormente se descubrió su relación
con el sistema inmunitario de la bacteria para defenderse de los ata-
LA TÉCNICA CRISPR-Cas9: CRÓNICA DE UN PREMIO ques de los virus que las atacan– se han convertido en una de las
ANUNCIADO herramientas biotecnológicas más eficaces para modificar el genoma
(edición genómica) de cualquier clase de organismo. Sin embargo,
En el año 2017 publiqué mis reflexiones sobre los aspectos fueron Emmanuelle Charpentier y Jennifer A. Doudna quienes se
científicos y éticos de la técnica CRISPR-Cas9 y en esa ocasión, como dieron cuenta que este sistema ancestral de defensa de las bacterias
en muchas otras, vaticiné que, antes o después, sería objeto del pre- contra la infección por virus podía convertirse en una herramienta
mio Nobel. Y efectivamente, así fue: El 7 de octubre de 2020, la Real para la modificación dirigida del material genético de otros seres
Academia de Ciencias de Suecia concedió el Premio Nobel en Química vivos.
2020 a las doctoras Emmanuelle Charpentier y Jennifer A. Doudna
“por el desarrollo de un método para la edición genómica”. Para- La característica más relevante que diferencia a los métodos
freasando el título de la famosa novela “Crónica de una muerte de corrección del ADN por transgénesis es que el transgén se integre
anunciada” del Premio Nobel Gabriel García Márquez, se hacía re- al azar en el genoma o que se produzca el reemplazamiento del gen
alidad la “crónica de un premio anunciado”. original. Por otro lado, una vez producida la doble rotura en la mo-
lécula de ADN puede haber dos rutas para fijar la rotura de la doble
Como profesor de Genética, la noticia me ha alegrado hélice: la NHEJ (unión de extremos no homólogos) que produce la
mucho, pero me ha dejado un sabor agridulce porque muchos pen- disrupción génica (INDEL, inserciones y/o deleciones) y la HDR (re-
sábamos que cuando se diera el Premio Nobel a la técnica CRISPR- paración dirigida por homología) que da lugar a la reparación génica
Cas9 de edición genómica también se debería incluir al científico y a la edición.
español Francisco Juan Martínez Mojica que describió, estudió y bau-
tizó las secuencias CRISPR en los genomas de arqueas y bacterias. El sistema CRISPR-Cas9 consta de dos elementos: una pe-
CRISPR es el acrónimo de Clustered Regularly Interspaced Short queña molécula de ARN (la parte CRISPR) que contiene una secuen-
Palindromic Repeats (repeticiones palindrómicas cortas interespa- cia complementaria con la secuencia diana contra la que se dirige
ciadas regularmente agrupadas) y Cas el acrónimo de CRISPR as- en el ADN, y una endonucleasa (denominada Cas9) que es una pro-
sociated (asociada a CRISPR). teína con actividad enzimática capaz de cortar el ADN y hacerlo so-
lamente donde le indique la pequeña molécula de ARN antes
Por edición genómica se entiende un tipo de ingeniería ge- mencionada. Al producir la doble rotura en la molécula de ADN en-
nética en la que el ADN es insertado, eliminado o reemplazado en tran en acción otras enzimas existentes en las células que reparan el
el genoma de un organismo utilizando enzimas del tipo nucleasas daño producido, pero que pueden generar errores al insertar o eli-
(denominadas “tijeras moleculares”). Las nucleasas producen roturas minar algunos nucleótidos en el lugar del corte; es decir, se genera
de doble cadena (DSB ) en lugares precisos del genoma y las dobles una mutación en el gen afectado por el corte (NHEJ). Sin embargo,
roturas del ADN pueden ser reparadas por mecanismos de unión de si se añade un tercer elemento al sistema CRISPR-Cas9 consistente
extremos no homólogos (NHEJ ) o mediante reparación dirigida por en una molécula de ADN que tenga secuencias complementarias a
homología (HDR ), dando lugar a mutaciones controladas (edición). la zona donde se producirá el corte y, además, se incorporan en esta
La edición genómica se denomina coloquialmente como la técnica secuencia algunos cambios específicos que no estuvieran en el ge-
de “corta y pega”. En la actualidad se dispone especialmente de cua- noma original, el sistema tenderá a utilizar esta molécula de ADN
tro tipos de nucleasas: meganucleasas, nucleasas de dedo de zinc como molde para restaurar el corte cambiando así el genoma; es
(ZF nuclease ), Talen (Transcription Activator-Like Effector-based Nu- decir, editándolo (edición genómica). Como si de un procesador de
clease ) y el sistema CRISPR-Cas. textos se tratara, el sistema CRISPR-Cas9 y la molécula de ADN con-
siguen localizar un error y corregirlo en un gen o, viceversa, instaurar
Con la llegada de la técnica CRISPR-Cas9 puede decirse un error donde antes no lo había, reproduciendo así en un modelo
que se ha popularizado o “democratizado” el “tiro al blanco génico” animal experimental aquella mutación detectada en un paciente
(gene target ). En efecto, mientras que la utilización de las meganu-
cleasas necesitan 4-5 años de trabajo y un costo de 6.000 € para lle-
var a cabo una investigación de edición, las ZF nucleasas implican
un costo 30.000 € , las TALEN implican un tiempo de 3-4 meses y
un costo de 10.000 € , con la CRISPR-Cas9 se necesitan solamente
2-3 semanas de trabajo y un coste de 20-30 € .
Sesión científica celebrada el 26 de noviembre de 2020 para conmemorar
299los premios Nobel en fisiología o medicina y en química 2020
Juan Ramón Lacadena, Pablo Gastaminza, Lluis Montoliu
An. Real Acad. Farm. Vol. 86. Nº4 (2020) · pp. 287 - 310
