¿Qué es la modificación genética?
Diferentes países y organizaciones definen la modificación genética (MG) de forma ligeramente diferente. En general, la modificación genética se refiere a la introducción de cambios en la información genética de un ser vivo que, de otro modo, no se produciría mediante el apareamiento o la reproducción natural. Esto suele implicar el uso de métodos de biotecnología, como el «ADN recombinante», la «selección de genes» o la «edición del genoma» para añadir, eliminar o cambiar el ADN de un organismo. La modificación genética también puede implicar el traslado de material genético entre especies.
Los organismos modificados genéticamente (OMG), incluidos los microbios, las células, las plantas y los animales, se han utilizado durante mucho tiempo en la investigación científica y médica como una forma de comprender los procesos de la biología, así como los mecanismos de las enfermedades. El uso de tecnologías genéticas para tratar enfermedades o realizar otras modificaciones en los seres humanos, llamado «terapia génica», se ha intentado desde la década de 1990. Hasta ahora, menos de un puñado de estos tratamientos han sido aprobados por las agencias reguladoras y de seguridad, como la Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos.
La utilización de la terapia génica para tratar directamente las causas genéticas de las enfermedades ha sido durante mucho tiempo una aspiración de médicos, científicos y pacientes. Algunas enfermedades, como la fibrosis quística o la anemia de células falciformes, se sabe relativamente bien que están causadas por variantes en genes individuales. En estos casos, existe la esperanza de que, si se puede corregir o sustituir el gen causante de la enfermedad, sea posible curar a los individuos que la padecen o, al menos, evitar que empeore. Sin embargo, la terapia génica es más difícil en el caso de enfermedades más complejas, como las cardiopatías, la diabetes o muchas formas de cáncer, que son el resultado de la interacción entre muchos genes y entre los genes y el entorno.
Para utilizar la terapia genética en el tratamiento de enfermedades en un individuo después del nacimiento, puede ser necesario modificar una parte importante de las células de los tejidos u órganos pertinentes. Esto presenta desafíos técnicos para entregar de forma segura y eficaz la maquinaria de modificación y/o las versiones alternativas de los genes a las células objetivo, y para realizar con éxito los cambios en el genoma de las células con errores mínimos. Si la modificación se realiza en la «línea germinal» (incluidas las células reproductivas, así como las células de los embriones en fase inicial), todas las células del cuerpo de las generaciones posteriores heredarán esa modificación, así como cualquier error o cambio inesperado realizado durante el proceso.
¿Qué es CRISPR?
Desde finales de la década de 2000, los científicos comenzaron a desarrollar técnicas conocidas como «edición del genoma (o de los genes)». La edición del genoma permite a los científicos realizar cambios en un sitio «objetivo» específico del genoma. Una de las técnicas que más expectación ha generado, por su eficacia y facilidad de uso, es la llamada «CRISPR». CRISPR son las siglas de «clustered regularly interspaced short palindromic repeats». La base de la tecnología CRISPR es un sistema que las bacterias desarrollaron para protegerse de los virus. Los científicos han tomado componentes del sistema CRISPR y lo han convertido en una herramienta para la edición del genoma.
El sistema CRISPR tiene dos componentes: una molécula conocida como «ARN guía» (ARNg), que tiene la misma secuencia que el sitio objetivo en el genoma; y una «nucleasa» (es decir, una molécula que corta el ADN) llamada Cas9. Cuando ambos componentes se introducen en una célula, el ARNg se une al sitio genómico objetivo mediante el emparejamiento de bases complementarias (es decir, las A se unen a las T y las G se unen a las C). En el proceso, el ARNg ayuda a llevar a Cas9 al sitio objetivo para hacer un corte en la doble hélice del ADN. El mecanismo natural de reparación del ADN de la célula cerrará esta brecha, pero como el proceso no es perfecto, se añadirán o eliminarán algunas bases de ADN. Esto hace que el gen original -por ejemplo, una variante genética relacionada con el cáncer, o una relacionada con la infección del VIH- no sea funcional. Como alternativa, se puede introducir en la célula una versión diferente del gen objetivo junto con el ARNg y el Cas9. La célula utilizará entonces esta secuencia alternativa como «plantilla» para reparar el ADN roto, copiándolo e incorporándolo al genoma. Esto permitiría sustituir una versión no deseada del gen por una copia deseada.
Los recientes avances científicos han puesto al alcance de la mano la posibilidad de «editar» el genoma para reparar variantes genéticas causantes de enfermedades. Aunque aún es pronto, se espera que las tecnologías de edición de genes puedan proporcionar algún día una cura para enfermedades genéticas como la anemia de células falciformes, la fibrosis quística o la enfermedad de Huntington, y que permitan a las personas combatir mejor las infecciones víricas (por ejemplo, el VIH).
CRISPR y la edición de la línea germinal
Los investigadores han utilizado CRISPR en células humanas, vegetales y animales; de hecho, CRISPR ha funcionado en todas las especies examinadas hasta la fecha. En particular, la tecnología CRISPR se ha utilizado para revertir los síntomas en un ratón adulto con un trastorno hepático y para alterar el ADN en primates no humanos, pasos importantes para desarrollar nuevas terapias génicas en humanos. Mientras que los cambios genéticos introducidos en una célula hepática no se heredarán en el genoma de ninguno de los futuros descendientes del individuo, las alteraciones del ADN que se introducen en las células que se convertirán en óvulos o espermatozoides, o en las células de los embriones en fase inicial, pueden transmitirse a las generaciones futuras. Esto se conoce como edición de la línea germinal, y sus perspectivas han dado lugar a discusiones y debates en todo el mundo sobre si la modificación genética de la línea germinal en los seres humanos es apropiada, y si la sociedad debe proceder o no con dicha investigación y su posible aplicación.
Por un lado, los críticos hacen hincapié tanto en los problemas técnicos como en los éticos de realizar cambios en el genoma que puedan transmitirse a la descendencia. Se teme que cualquier efecto imprevisto en el proceso de edición pueda ser heredado. Se plantean otras cuestiones: ¿tenemos derecho a alterar el genoma de nuestras futuras generaciones? ¿La edición de ciertas enfermedades o discapacidades llevaría a la estigmatización de las personas que viven con esas condiciones? ¿Y quién puede decidir qué enfermedades o discapacidades deben editarse? Al mismo tiempo, sus defensores sostienen que la modificación de la línea germinal puede llegar a eliminar enfermedades como la de Huntington, una afección neurológica debilitante causada por una única variante genética. También argumentan que los seres humanos llevamos mucho tiempo alterando la vida y la genética de nuestra descendencia sin su consentimiento explícito, a través de procedimientos como el asesoramiento genético y el diagnóstico genético preimplantacional.
En diciembre de 2015, las Academias Nacionales de Estados Unidos, la Real Academia del Reino Unido y la Academia de Ciencias de China convocaron a científicos, científicos sociales, especialistas en ética y otras partes interesadas para celebrar una Cumbre Internacional sobre Edición Genética Humana en Washington, DC. Una declaración publicada al final de la cumbre destacó que sería «irresponsable» en este momento proceder al uso clínico de la edición de la línea germinal, pero no recomendó prohibir la técnica, sino que sugirió que la investigación debería continuar. En febrero de 2017, el comité de expertos de las Academias Nacionales de Estados Unidos sobre la edición del genoma humano publicó su informe, recomendando que la investigación y el uso de la edición del genoma somático para el tratamiento médico deben continuar bajo el marco regulatorio existente, pero que debe haber «una amplia opinión pública» antes de ampliar la aplicación de la tecnología a la «mejora genética.» Al mismo tiempo, el informe recomienda que los ensayos clínicos de edición del genoma de la línea germinal para tratar «enfermedades o discapacidades graves» sólo se lleven a cabo después de mucha más investigación, y sólo cuando se cumplan estrictos criterios técnicos y éticos. De cara al futuro, el informe subraya la necesidad de un compromiso público continuado y un debate político.
Actualmente, la modificación genética de la línea germinal es ilegal en muchos países europeos y en Canadá, y la financiación federal en Estados Unidos no puede utilizarse para estos trabajos. Desde enero de 2017, los investigadores del Reino Unido, Suecia y China han recibido la aprobación para llevar a cabo la edición de genes en embriones humanos solo con fines de investigación (además, las leyes o directrices existentes en estos países solo permiten la investigación en embriones hasta 14 días después de la fecundación).
En noviembre de 2018, surgieron noticias de que los primeros niños cuyos genomas fueron editados con CRISPR durante su etapa embrionaria, un par de gemelos, han nacido en China. Aunque las afirmaciones aún no han sido validadas de forma independiente ni publicadas en revistas revisadas por pares, las afirmaciones han suscitado una importante controversia. En 2019, los científicos, los especialistas en ética y la sociedad en general siguen debatiendo el camino a seguir.
CRISPR y el medio ambiente
CRISPR también ha abierto una vía para diseñar el mundo que nos rodea en beneficio de la salud humana y de nuestro medio ambiente. Las aplicaciones incluyen la posibilidad de modificar o incluso erradicar los insectos que propagan enfermedades, como los mosquitos. También sería posible recrear animales extinguidos hace tiempo, como el mamut lanudo, para que vuelvan a vagar por la Tierra, lo que, según algunos científicos, podría ayudar a afrontar el cambio climático. Sin embargo, no todo el mundo está de acuerdo en que estas aplicaciones sean necesariamente un «beneficio», mientras que otros se preocupan por las consecuencias no deseadas de estas acciones que cambian el ecosistema.
El camino a seguir
La edición de genes tiene un importante potencial para beneficiar la salud humana. Al mismo tiempo, plantea cuestiones profundas que requieren una deliberación pública: ¿qué pasa si hacemos alteraciones de las que nos arrepentimos? ¿Y si los cambios genéticos aparentemente seguros tienen consecuencias no deseadas? ¿Cuáles son las normas de seguridad cuando la comunidad médica trata de explorar estas herramientas en un esfuerzo por disminuir el sufrimiento? Además, si como sociedad estamos de acuerdo en que el uso de la edición del genoma es aceptable, ¿cómo nos aseguramos de que todas las personas sean conscientes de las posibilidades de estas tecnologías y de que todos los que quieran acceder a ellas puedan permitírselo? Investigadores, expertos en bioética y responsables políticos, entre los que se encuentran algunos de los científicos pioneros de CRISPR, han pedido cautela y la necesidad de una consulta pública y un diálogo en el que también participen líderes religiosos, activistas medioambientales y defensores de los pacientes y de las personas con discapacidad. A medida que la sociedad busca un equilibrio entre el deseo de obtener los beneficios de la edición de genes y una variedad de otras preocupaciones, pgEd espera desempeñar un papel en la facilitación de conversaciones amplias que involucren a todas las comunidades y aseguren que se escuchen los diversos valores y voces.
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Planificaciones de lecciones relacionadas:
Edición del genoma y CRISPR
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Sharon Begley, «No hay línea roja contra CRISPR’ing embriones tempranos, los expertos dictaminan» (STAT, febrero de 2017)
David Cyranoski, «CRISPR gene-editing tested in a person for the first time» (Nature, noviembre de 2016)
Antonio Regalado, «Meet the Moralist Policing Gene Drives, a Technology That Messes with Evolution» (MIT Technology Review, junio de 2016)
Erica Check Hayden, «¿Deberías editar los genes de tus hijos?» (Nature, febrero de 2016)
Ed Yong, «¿Qué puedes hacer realmente con tu elegante tecnología de edición de genes?» (The Atlantic, diciembre de 2015)
Carl Zimmer, «La edición del ADN de los cerdos podría conducir a más órganos para las personas» (New York Times, octubre de 2015)
Nathaniel Comfort, «¿Podemos curar las enfermedades genéticas sin caer en la eugenesia?» (The Nation, julio de 2015)
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