Cuando se presentó por primera vez la técnica de edición genética CRISPR/Cas9 fue una gran sacudida para la comunidad científica. Esta técnica logró algo que durante años se buscaba, y de una manera más simple de lo esperado. Inspirada en la naturaleza, abrió un mundo de posibilidades para la modificación genética.
Su creación logró que a sus creadoras, Emmanuelle Charpentier y Jennifer Doudna, se les otorgara el Premio Nobel de Química en 2020. Hasta la fecha, la técnica CRISPR era la mejor herramienta de su campo. Sin embargo, esto no implica que sea perfecta. La técnica tiene una serie de desventajas que han mantenido vivas las investigaciones del campo.
Inspirados en la técnica CRISPR y su origen bacteriano, estas investigaciones han dado un nuevo fruto: el Retron Library Recombineering (RLR). Esta fue descubierta por un equipo de investigadores de la Universidad de Harvard a cargo de George Church. Ellos crearon una poderosa herramienta que podría, en teoría, editar millones de secuencias de ADN. Incluso podrían hacer un seguimiento de los cambios. ¿En qué consiste? Te lo contamos.
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Los problemas del CRISPR/Cas 9
Antes de adentrarnos en el RLR, conviene comprender qué deficiencias viene a llenar. La técnica CRISPR/Cas 9 es una técnica sencilla y económica. Su funcionamiento reside en dos elementos: un tipo de ARN y una proteína. Con un ARN guía, las «tijeras genéticas» del sistema cortan una proteína de un gen particular. Esta puede simplemente ser eliminada (y el ADN la reparará por su cuenta) o ser reemplazada por una letra genética específica.
El mayor problema con esta técnica es el corte en el ADN. Puede cortar el segmento equivocado y dañar el genoma; y las posibilidades aumentan si se quiere editar múltiples genes. Además, las células suelen necesitar varias y complejas modificaciones genéticas para lograr un objetivo esperado.
Esto puede ser un gran problema en la biología sintética, que utiliza la manipulación genética para otorgar a las células nuevas habilidades o diseñar nuevos organismos.
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La técnica RLR
Investigadores de la Universidad de Harvard crearon una nueva herramienta de edición de genes inspirados en la biología bacteriana. A esta la llamaron Retron Library Recombineering (RLR). Gracias a sus características, podría realizar millones de experimentos genéticos de forma simultánea.
La base de este método son los retrones, que tienen la capacidad de producir fragmentos de ADN monocatenario para realizar ediciones genéticas. ¿Qué son exactamente? Son cintas flotantes de ADN en algunas células bacterianas que se pueden convertir en un tipo específico de ADN. Esta es una única cadena de bases de ADN llamada ssADN (single-stranded DNA).
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Recordando un poco de biología, nuestras células se componen de una doble cadena de secuencias de ADN. Se encuentran fuertemente enlazadas en 23 pares de cromosomas. Cada cromosoma se une en dos copias y cuando una célula se divide, las copias se separan para duplicarse. Cuando esto pasa, ocurre la recombinación: las dos copias intercambian genes.
Aquí es donde llega la magia de los retrones. En la recombinación, los retrones pueden infiltrarse e insertar su ssDNA en la célula. El retrón puede incorporar ciertas características deseables que, si se insertan con éxito, la descendencia de la célula heredará. Es decir, los retrones pueden introducir una cadena de ADN mutante para incorporarla en el ADN de las células hijas. El autor del estudio, Daniel Goodman, señaló:
Pensamos que los retrones deberían darnos la capacidad de producir ssDNA dentro de las células que queremos editar en lugar de intentar forzarlos a entrar en la célula desde el exterior, y sin dañar el ADN nativo, que eran cualidades muy convincentes.
Las ventajas del método son varias. Por un lado, las secuencias de retrones pueden servir como «códigos de barras» que permitirán a los científicos rastrear los individuos modificados. De esta forma, permite usarla en múltiples experimentos e identificar los «hijos» modificados.
Por otro lado, permite usar la técnica sin dañar el ADN original. Lo que lo hace tan particular es que los retrones pueden infiltrarse en el genoma sin necesidad de cortarlo. Como si fuera poco, pueden hacer este proceso en millones de células en proceso de división al mismo tiempo.
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Un proceso en desarrollo
A diferencia de la técnica CRISPR, cuyo desarrollo es mucho más amplio, la técnica RLR tiene mucho camino por recorrer. Por ello, todavía tienen algunos problemas por solucionar.
De hecho, la técnica puede cortar secuencias no deseadas; incluso puede ser tóxica para las células. Sin embargo, sus avances son tan importantes que su desarrollo puede tener efectos potencialmente revolucionarios:
El RLR nos permitió hacer algo que es imposible de hacer con CRISPR: cortamos al azar un genoma bacteriano, convertimos esos fragmentos genéticos en ADN monocatenario in situ y los usamos para analizar millones de secuencias simultáneamente… RLR es una herramienta de edición de genes más simple y flexible que se puede utilizar para experimentos altamente multiplexados, lo que elimina la toxicidad que a menudo se observa con CRISPR y mejora la capacidad de los investigadores para explorar mutaciones a nivel del genoma.
Los científicos hicieron pruebas con la bacteria E. Coli. Usaron retrones para introducir resistencia al antibiótico en los genes. Tras una serie de pruebas y ajustes, encontraron que el 90 % de la población incorporó la secuencia implantada por el retrón en 20 generaciones. Gracias a los «códigos de barras» de los retrones pudieron secuenciar fácilmente las mutaciones de resistencia a los antibióticos hechas por la técnica RLR. Es decir, también se logró agilizar el proceso.
«Poder analizar bibliotecas de mutantes agrupadas con códigos de barras con RLR permite realizar millones de experimentos simultáneamente, lo que nos permite observar los efectos de las mutaciones en todo el genoma, y también cómo esas mutaciones pueden interactuar entre sí», explicó George Church. Y, además, agrega: «Este trabajo ayuda a establecer una hoja de ruta hacia el uso de RLR en otros sistemas genéticos, lo que abre muchas posibilidades interesantes para la investigación genética futura».
Palabras finales
Las aplicaciones de esta técnica podrían abarcar numerosos segmentos. Por ejemplo, podría ayudar a los científicos a estudiar los genomas bacterianos y sus mutaciones. Así, ayudaría a crear nuevas cepas beneficiosas o descubrir opciones de tratamiento. A largo plazo, podría conducir a una alternativa más segura de edición genética en distintos organismos.
Los científicos todavía tienen mucho que investigar y trabajar antes de que la técnica RLR se use de manera extendida. Será necesario mejorar y estandarizar la tasa de edición. Lo cierto es que, aunque la técnica es incipiente, funciona en principio. El siguiente paso será refinar sus puntos débiles. Para sus creadores, el RLR llevaría a nuevas e inesperadas innovaciones.
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