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ANALES que se puede aportar al sistema un molde (un oligonucleótido de
RANF ADN de cadena sencilla, o un fragmento bicatenario de ADN) con
homología a derecha e izquierda del corte realizado y con la posi-
www.analesranf.com bilidad de insertar secuencias de novo, que no existían en el genoma
original. Esta segunda ruta de reparación solamente opera en cé-
3. LAS HERRAMIENTAS CRISPR-CAS DE EDICIÓN GENÉTICA: lulas que están en división. La resolución del primero de los meca-
APLICACIONES, VENTAJAS Y LIMITACIONES nismos progresa al azar, añadiendo (insertando) y eliminando
(delecionando) nucleótidos hasta que se logra alguna microhomo-
El escueto mensaje que anunciaba el Premio Nobel con- logía que permita reconstituir la continuidad física del cromosoma.
cedido a Charpentier y Doudna refería que la motivación de tan Normalmente el resultado de la reparación mediante unión de ex-
alta distinción se justificaba por el desarrollo de “un” método de tremos no homólogos es la inactivación génica, y el resultado de la
edición genética. La elección del artículo indeterminado “un” y no reparación dirigida por homología la edición génica (5, 6, 10, 15).
su correspondiente determinado “el” por parte de la Academia de
Ciencias Sueca no era baladí. Implícito en ese mensaje se trasladaba Las aplicaciones de las herramientas CRISPR-Cas en bio-
la información de que el sistema CRISPR-Cas por el que las dos in- logía, biotecnología y biomedicina son muy numerosas. El límite de
vestigadoras iban a recibir el Premio Nobel no era el único sistema las mismas está en la imaginación de los investigadores (15). Con
de edición genética que la comunidad científica conocía. En efecto, ellas se pueden generar deleciones, inserciones, substituciones, in-
por lo menos tres sistemas análogos adicionales, totalmente dife- versiones, duplicaciones, traslocaciones y cualquier otro reordena-
rentes en su modo de acción, habían aparecido descritos antes que miento cromosómico que deseemos modelar en células en cultivo o
las herramientas CRISPR-Cas. En primer lugar, las meganucleasas en organismos vivos. La obtención de nucleasas Cas9 con los centros
de levaduras, descritas en 1995, seguidas de las nucleasas asociadas activos de corte de ADN mutados, en una de las cadenas, las llama-
a dominios proteicos de dedos de cinc (ZFN, acrónimo en inglés de das “nicasas”, son en las dos cadenas, las llamadas Cas9 “muertas”
Zinc-finger nucleases), que aparecieron en 2001, y finalmente las o dCas9 (del inglés dead Cas9) ha abierto igualmente un campo in-
TALEN (acrónimo en inglés de Transcription activator-like effector menso a las modificaciones epigenéticas, al combinarlas con domi-
nuclease) cuyo uso se popularizó a partir de 2011 (10, 31, 32). Sin nios activadores o supresores de la transcripción, o a la modificación
embargo la irrupción de las herramientas CRISPR-Cas en 2013, tras directa de las secuencias de ADN, combinando las Cas9 modificadas
las primeras demostraciones funcionales por parte de Zhang (8) y con actividades químicas deaminasas, capaces de cambiar las bases
Church (9), seguidas de muchos otros investigadores como la propia nitrogenadas, de citosinas a timinas, o de adeninas a guaninas, sin
Jennifer Doudna (33), y el laboratorio de Rudolf Jaenisch, que de- necesidad de cortar el ADN, que son las variantes denominadas edi-
mostró el uso de las CRISPR para la edición de ratones (34), y mu- tores de bases. O incluso combinando las dCas9 o las nicasas con
chos otros investigadores (10, 11), rápidamente demostró su dominios de transposasas o transcriptasas reversas, para unas nu-
versatilidad, asequibilidad y facilidad de uso, propiedades que lle- cleasas Cas9 inactivadas pero con propiedades excepcionales y po-
varon a las herramientas CRISPR-Cas de edición genética a desban- tencialmente muy interesantes para aplicaciones biotecnológicas o
car a todas las anteriores. En apenas ocho años ya se han publicado biomédicas (36, 37).
22.000 artículos científicos que usan estas herramientas CRISPR-
Cas, unos 6.000 solamente en el último año contabilizado, 2020. En biología, las aplicaciones de las herramientas CRISPR
Las anteriores herramientas se siguen utilizando, y en algunos casos han permitido analizar funcionalmente el genoma no codificante,
han permitido resolver barreras insalvables que no habían podido que representa la mayoría del genoma en mamíferos (alrededor
superar las herramientas CRISPR, como la edición del ADN mito- del 98%), y está lleno de secuencias repetidas, elementos móviles
condrial. Recientemente, David Liu, investigador del Instituto (transposones y retrotransposones) y también de secuencias de ADN
BROAD-MIT, ha conseguido editar el genoma de mitocondrias a tra- reguladoras. La presencia de repeticiones inhabilita el uso de es-
vés de una estrategia parecida a los editores de bases, combinando trategias tradicionales, basadas en recombinación homóloga, como
la actividad citidina deaminasa con TALEN lo cual permite llevar el las que les permitieron a Evans, Capecchi y Smithies desarrollar la
complejo al interior de la mitocondria y editar específicamente su técnica de inactivación dirigida de genes en células pluripotentes
genoma (35). embrionales de ratón, por la que recibieron el Premio Nobel de Fi-
siología o Medicina en 2007 (38). Sin embargo, las herramientas
Todas las herramientas de edición genética, en sus dife- CRISPR-Cas apenas necesitan veinte ribonucleótidos para aparearse
rentes versiones, realizan esencialmente la misma función: cortar con los nucleótidos complementarios del gen deseado y promover
el ADN en secuencias específicas. Dicho corte dispara los mecanismos el corte a través de la endonucleasa Cas9. Y si se combinan dos com-
endógenos de reparación. Las dos rutas más importantes para res-
taurar la continuidad física del cromosoma son la unión de extremos Sesión científica celebrada el 26 de noviembre de 2020 para conmemorar
no homólogos, que ocurre en todas las células, estén dividiéndose
o no; y por otro lado la reparación dirigida por homología, en la 305los 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
