¿Cómo explicar el uso de las herramientas CRISPR para editar genes con piezas de TENTE?

Por Lluis Montoliu, el 13 abril, 2020. Categoría(s): edición genética • genética • terapia génica ✎ 1


Nuevo vídeo de divulgación científica
en el que explico los usos y el funcionamiento de las herramientas CRISPR para editar genes usando piezas de TENTE. Vídeo en YouTube. Dentro de la PlayList BIOTENTE del canal de YouTube de Lluís Montoliu.


Otra semana más de confinamiento, en casa, debido al coronavirus SARS-CoV-2, causante de la COVID-19, y un nuevo vídeo de divulgación científica usando las piezas del juego de construcción TENTE, dedicado esta vez a explicar los usos y el funcionamiento de las herramientas CRISPR para editar genes. Este cuarto vídeo de la serie (PlayList) BIOTENTE entronca directamente con el anterior, en el cual describía el origen bacteriano de los sistemas CRISPR.

En esta ocasión vuelvo a recurrir al juego de construcción TENTE para intentar explicar, con claridad y sencillez, cómo podemos usar las herramientas CRISPR, derivadas de un sistema de defensa bacteriano contra virus con el mismo nombre. En esta caso solamente necesitaremos dos elementos: la proteína Cas (habitualmente Cas9) y una pequeña guía de ARN que le diga a la nucleasa Cas9 dónde debe cortar el ADN en el genoma, cuál es el gen que queremos editar.

En este fotograma del vídeo muestro los dos elementos básicos de las herramientas CRISPR: la proteína Cas (habitualmente Cas9), que sostengo en mi mano derecha, modelada con TENTE, con esa cavidad en la que encaja el ADN emparejado con la guía ARN específica, y esta propia gúia de ARN, una pequeña molécula que dicta a la Cas9 dónde debe cortar.

En este cuarto vídeo explico cómo, tras el corte del ADN por la nucleasa Cas9 en un lugar preciso del genoma, guiada por una pequeña molécula de ARN, el corte en la doble cadena debe repararse cuanto antes. Hay dos sistemas de reparación presentes en todas nuestras células, en todas las células de cualquier organimo. En primer lugar, la reparación al azar, en la que ambos extremos libres del ADN recién cortado empiezan a añadir y a eliminar letras, azarosamente, esperando que en algún momento las letras añadidas en una cadena sean complementarias a las añadidas a la otra cadena, para poder restaurar la continuidad física del cromosoma. Esta reparación, no controlada, suele generar muchos tipos de mutaciones, esencialmente inserciones y deleciones, por lo que habitualmente concluye con la inactivación del gen cuyo ADN había sido cortado. Actualmente es una de las formas más directas, sencillas, rápidas, eficaces y asequibles de inactivar un gen de forma específica.

En segundo lugar, la reparación del corte en el ADN puede progresar a partir de un ADN molde, aportado desde el exterior, que contenga alguna pequeña variación pero que retenga también suficiente similitud de secuencias a derecha y a izquierda del corte en el ADN, para propiciar su uso como molde, para que se repare a partir de esta secuencia proporcionada, consiguiendo editar, instaurar los cambios deseados. Con esta edición, guiada por ADN molde, podemos substituir, insertar y eliminar letras a voluntad, propiciando que la secuencia que está incluida en la molécula de ADN molde acabe formando parte del genoma. Se trata pues de la verdadera edición genética.

En este otro fotograma del vídeo muestro unas tijeras imponentes (eran de mi padre, que fue sastre, patronista y diseñador de moda), como el símbolo más característico con el que suelen ilustrarse las herramientas CRISPR, y que indica también su función esencial, la de cortar el ADN (y, en algunas variantes, también el ARN, como explico en este otro artículo).

Con este vídeo he ilustrado, usando piezas del TENTE, cuáles son los usos y funciones más habituales de las herramientas CRISPR en edición genética, tanto para inactivar como para editar genes de cualquier organismo, a voluntad. Las herramientas CRISPR (o CRISPR-Cas) son las que «cortan» el ADN. Luego actúan los sistemas de reparación del genoma, que son los que acaban propiciando o bien la inactivación o bien la edición específica de genes. En el próximo vídeo comentaré las limitaciones de estas herramientas CRISPR de edición genética.

Si deseas tener una mayor información sobre los sistemas o las herramientas CRISPR de edición genética te recomiendo la lectura del libro «Editando genes: recorta, pega y colorea. Las maravillosas herramientas CRISPR» que publiqué en 2019 con NextDoor Publishers. Y por supuesto la lectura de cualquiera de los muchos artículos que sobre este tema he publicado en este blog y en otros medios.