EL VIRUS GIGANTE CON CRISPR

Las herramientas de edición del genoma basadas en CRISPR podrían incorporar pronto un nuevo participante en su equipo. Los investigadores de la Universidad de California Berkeley describen en un artículo que ha sido recientemente publicado en Science, el sistema CRISPR-CasΦ, detectado en grandes virus bacteriófagos, que incluye un nuevo tipo de nucleasa Cas, con grandes ventajas para las diferentes aplicaciones en biotecnología o medicina.

El equipo de la investigadora Jennifer Doudna ha encontrado un nuevo tipo de nucleasa Cas mucho más pequeña y versátil donde no esperaban encontrarla: en un virus. Dicho virus la "robó" a una bacteria en el momento de su evolución para enfrentarse a fagos rivales, Los resultados publicados en la revista ya mencionada, Science, son preliminares, pero podrían servir para desarrollar herramientas de edición genética muy eficaces. 

La secuencia de CRISPR ha adquirido gran fama por su uso en las herramientas de edición genética, algo muy distinto a la función que desempeñan en la naturaleza. Estas repeticiones del genoma de bacterias y arqueas contienen realmente el material genético de lo que son sus enemigos, los virus bacteriófagos. Estos son detectados gracias a ella y se eliminan mediante una proteína nucleasa asociada a estas repeticiones, Cas, que los corta en pedazos. Es decir, las secuencias CRISPR son un sistema de defensa frente a invasores. 

Ahora, el equipo de la bioquímica Jennifer Doudna, ha encontrado un nuevo ejemplo en un enorme bacteriófago, Biggiephages. "Todos los sistemas CRISPR-Cas conocidos fueron descubiertos en bacterias y arqueas, a las que protegen contra los fagos", explica a SINC el microbiólogo de la universidad estadounidense y coautor del estudio, Basem Al-Shayeb. "Pero CasΦ ha sido hallada de momento solo en virus". 

Al-Shayeb parece estar seguro de que la importancia de esta enzima reside en su tamaño "la mitad en comparación con Cas9", una de las más utilizadas en biotecnología, Su amigo Patrick Pausch añade que CasΦ es "fascinante" porque puede llevar a cabo las dos funciones de una nucleasa con únicamente un único centro activo –procesar las guías de ARN y usarlas luego para cortar el ADN del virus invasor–.

Además, corta ADN de cadena doble y sencilla, algo que puede aprovecharse con fines diagnósticos.

Pausch asegura que CasΦ "expande" las posibilidades de la edición genética con fines médicos porque es "menos restrictiva". También evitaría "reacciones alérgicas" en los pacientes: "Las Cas9 que se emplean provienen de bacterias patógenas [para el ser humano], por lo que la gente tiene anticuerpos contra ellas y la terapia es rechazada". Ya que dichos fagos solo infectan bacterias, los investigadores confían en que no provoque una reacción inmunológica en personas. 

El investigador del Centro Nacional de Biotecnología, Lluís Montoliu, que no ha participado en el estudio, considera que son resultados "muy simples y preliminares". Aun así, Montoliu cree que es un buen punto de inicio para aprovechar estas proteínas y evolucionarlas hasta encontrar una que funcione mejor que la original. Los propios autores del trabajo admiten estas limitaciones. Aunque lograron editar células humanas y vegetales con cierta eficacia, Pausch aclara que CasΦ "está todavía en su infancia". Aún es necesario "optimizar" esta nueva herramienta.

Montoliu explica que ya se conocían fagos que habían capturado CRISPR de bacterias a las que infectaban para desarrollar un sistema de "contradefensa" para circunvalar la defensa de la propia bacteria. No obstante, los virus descritos por el equipo de Doudna están un paso más allá. 

"Estos virus han capturado sistemas CRISPR-Cas dirigidos contra otros virus que infectan a las mismas bacterias que ellos quieren infectar", explica Montoliu. Es decir, ha sido incorporado un sistema que "corta y trocea a otros fagos" que hayan podido entrar en la misma víctima. Todo esto para replicarse con mayor facilidad sin que uno de estos Biggiephages este en su contra frente a rivales más pequeños y eficaces. 

Montoliu teme que esto sea algo que juegue en contra de la CasΦ como futura herramienta de edición genética. "Biológicamente, tiene sentido que sea poco específica porque así son capaces de luchar cuanto más fagos parecidos, pero sería un desastre [desde el punto de vista biotecnológico] donde necesitamos especifidad".

En cuanto a la historia de las secuencias CRISPR fue el español Francis Mojica, quien las descubrió en 1993, aunque por aquel entonces su función se desconocía. Por lo que fue en 2012, cuando investigadoras Emmanuelle Charpentier y Jennifer Doudna sentaran las bases de la herramienta de corta y pega genético que hoy conocemos. 

Existe un número desconocido de estos sistemas, pero sus altas expectativas generaron un gran interés por conocer alternativas más útiles y específicas. Sin embargo, se hizo evidente una limitación: existen millones y millones de especies de bacterias y arqueas en nuestro planeta, y todavía más virus, pero el ser humano solo ha logrado cultivar una cantidad ínfima de esta enorme biodiversidad microbiológica.

La solución a esto se encuentra en el campo de la metagenómica: en vez de hacer cultivos tradicionales, se secuenciarán genomas de muestras del medioambiente obtenidas de sitios muy recónditos, como puede ser el interior de un pez de la fosa de las Marianas. Estos nos permitirán descubrir genomas que no se conocían porque no habían sido previamente cultivados. Así se encontraron los Biggiephages.

Fuentes: Genotipia, Sinc.