Ambas noticias son ejemplos de una “mala praxis” que afecta a la investigación científica y a la sociedad en general.

Recientemente, hemos recibido con preocupación dos noticias relacionadas con la ciencia desde China. La primera se refiere al cambio radical en la gestión de la pandemia del coronavirus y sus consecuencias. Después de que el gigante asiático hubiera mantenido durante tres años la política de covid cero en el país, el 7 de diciembre se produjo un cambio radical de su política sanitaria, lo que ha provocado la peor ola de contagios en el país.

Los medios de comunicación del partido en China han presentado el cambio como una salida estresante pero bien considerada, que abre el camino de regreso a buenos tiempos económicos. Las advertencias sobre los peligros del coronavirus han desaparecido rápidamente, reemplazadas por afirmaciones oficiales de que la variante ómicron es generalmente leve.

La semana pasada, las autoridades chinas reconocieron casi 60 000 muertes en el país en poco más de un mes. Sin embargo, las cifras son confusas. En página oficial de la OMS se informan de casi 11 millones de contagios totales y 34 000 muertes acumuladas, desde el inicio de la pandemia, mientras que en la web de la Universidad John Hopkins se habla de 4 8 millones de casos confirmados y 18 000 muertes totales.

El gobierno chino se apresura a aprobar vacunas y obtener medicamentos occidentales después de rechazarlos. Los funcionarios, centrados durante mucho tiempo en rehacer las cifras de casos, están luchando por reunir recursos para hacer frente a una explosión de infecciones sin precedentes.

Incluso al Partido Comunista chino, un virtuoso en el control de la narrativa, le resulta difícil vender la sacudida política que este escenario supone para la población. Los expertos en salud y funcionarios chinos que habían sido defensores de la política de covid cero han cambiado el tono. “Nuestra lucha contra la pandemia se encuentra en una nueva etapa y viene con nuevas tareas”, se dijo en la reunión del Consejo Nacional de Salud.

Hospitales colapsados

Los propios responsables del panel de expertos de covid-19 en la Comisión Nacional de la Salud de China, aseguraron que “de algún modo es imposible” determinar con exactitud cada fallecimiento en estos momentos, y concedieron que la forma más precisa de calcular la cifra sería comparando el exceso de muertes actual con el de años previos. Los canales periodísticos nos siguen mostrando hospitales colapsados, personal sanitario desbordado y enfermos graves en las puertas de hospitales abarrotados en China.

Sin embargo, es importante resaltar que, si nos centramos en las cifras ofrecidas por el gobierno chino, el 90,1 % de los pacientes fallecidos con covid reconocido tenían 65 años o más. Todavía suenan los ecos de las críticas recibidas por la estrategia de vacunación por edades en muchos países. Cabe destacar que los países que aplicaron esta estrategia de vacunación por edades, han sido capaces de contener las sucesivas olas de variantes de preocupación de forma más eficiente que los países que no lo han implantado. Este control se ha reflejado en menos infecciones y por supuesto menos fallecimientos. Otro ejemplo de país sin estrategia de vacunación por edades ha sido Estados Unidos.

He Jiankui sale de la cárcel y la opacidad continúa

La segunda noticia que hemos recibido de China es la salida de prisión de He Jiankui, el científico chino creador de los primeros bebés modificados genéticamente mediante la novedosa técnica de CRISPR.

Antes de que saltara el escándalo desde la comunidad científica mundial, Jiankui pensaba que había creado una nueva forma de controlar la epidemia del virus del sida, lo que podría proporcionarle el Premio Nobel. El científico fue sentenciado en 2019 a tres años de cárcel y a pagar una multa de tres millones de yuanes (380 000 euros). En un juicio celebrado por sorpresa y a puerta cerrada, un tribunal de Shenzhen declaró culpable de “llevar a cabo, de manera ilegal, la edición genética de varios embriones humanos con fines reproductivos”. 

No obstante, todavía quedan muchas dudas sobre cómo pudo hacer lo que hizo y sobre quién le ayudó, tanto en China como en otros países. La supervisión médica de las tres niñas modificadas genéticamente sigue siendo la preocupación fundamental y poco o nada sabemos de ellas. Tampoco sabemos de los planes que tiene este científico para seguir su trabajo una vez libre y la financiación que pueda obtener.

El avance del conocimiento científico es un trabajo comunitario como hay pocos, ya que hablamos de una colaboración a nivel mundial. Cada paso adelante se debe a muchos otros tropiezos y pasos adelante de predecesores.

Necesitamos datos e información transparente y contrastada para poder seguir investigando y tomar decisiones sanitarias que afectan a millones de personas

La ciencia es una aventura colectiva donde los científicos andamos a hombros de gigantes. Esta expresión se utiliza para hacer un reconocimiento a las personas que han marcado unas pautas o han abierto caminos que no se habían transitado todavía y que han facilitado descubrimientos nuevos.

Los científicos nos basamos en datos publicados y contrastados con nuestros colegas profesionales para continuar con nuestra investigación. Las especulaciones y rumores son la peor de las influencias sobre la investigación científica.

Las dos noticias anteriores son ejemplos perfectos sobre una “mala praxis” que afecta directamente a la investigación científica y la sociedad en general. Necesitamos datos e información transparente y contrastada para poder seguir investigando y para tomar decisiones sanitarias que afectan a millones de personas. Con estos ejemplos solo vamos saltando en el barro en vez de caminar a hombros de gigantes.

María Montoya es jefa del grupo de Inmunología Viral en el Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas (CSIC) PTI Salud Global.

febrero 01/2023 (SINC)

Un grupo de investigadores de la Universidad de Oviedo ha logrado identificar nuevos genes involucrados en la infección de células respiratorias e intestinales humanas por el virus SARS-CoV-2 causante de la covid-19. Los resultados del trabajo dirigido por el catedrático Carlos López Otín, se han publicado en The EMBO Journal.

Alejandro Piñeiro y Gabriel Bretones, investigadores del Departamento de Bioquímica y Biología Molecular de la universidad asturiana y autores principales, han realizado en este estudio un complejo cribado genético de todo el genoma humano mediante la tecnología de edición genómica CRISPR Cas9 hasta lograr identificar los genes necesarios para la infección por el coronavirus.

Este estudio condujo a la identificación, entre otros, de los genes humanos PLAC8 Y SPNS1, codificantes de proteínas implicadas en procesos biológicos como la endocitosis y la autofagia, que pueden contribuir a las infecciones víricas

Para ello, en primer lugar, construyeron mediante ingeniería genética una versión artificial del virus SARS-CoV-2 carente de capacidad de replicación y, por tanto, incapaz de expandirse en el entorno. A continuación, eliminaron en células pulmonares humanas, de forma específica e individualizada, cada uno de los más de 20.000 genes humanos codificantes de proteínas e interrogaron gen a gen la susceptibilidad celular a la infección con el pseudovirus artificial.

Este estudio condujo a la identificación, entre otros, de los genes humanos PLAC8 Y SPNS1, codificantes de proteínas implicadas en procesos biológicos como la endocitosis y la autofagia, que pueden contribuir a las infecciones víricas.

A fin de corroborar estos descubrimientos, los autores contactaron con la entonces directora del Centro de Investigación en Sanidad Animal (CISA-INIA), Marisa Arias, para llevar a cabo experimentos con virus SARS-CoV-2 naturales y plenamente infecciosos. Este centro es referencia internacional en el estudio de enfermedades infecciosas y dispone de las instalaciones de alta seguridad biológica imprescindibles para este tipo de trabajos.

Cepa de virus original de la primera ola

Allí, los investigadores, con la ayuda del grupo de Enfermedades Emergentes y Transfronterizas, confirmaron sus hallazgos previos utilizando una cepa del virus original (CISA/H-Ap20-1) aislada por el propio grupo durante la primera ola de la pandemia.

Piñeiro, primer autor del artículo, señala que “no es el primer estudio de este tipo que se realiza en el mundo, pero nuestro diseño experimental basado en el empleo de células pulmonares humanas y complejas técnicas de edición génica nos ha permitido identificar genes esenciales para el proceso infectivo que habían pasado inadvertidos en otros estudios”.

Además, “a diferencia de otros, este trabajo se ha centrado en encontrar genes humanos necesarios para las primeras fases de la infección del virus, antes de que se produzca su replicación en el interior de la célula”, destaca el investigador.

Nuestro trabajo se ha centrado en encontrar genes humanos necesarios para las primeras fases de la infección del virus, antes de que se produzca su replicación en el interior de la célula, Alejandro Piñeiro, primer autor del estudio

Por su parte, Bretones enfatiza que “estos hallazgos permiten comprender mejor el mecanismo de internalización del virus y, por lo tanto, la identificación de nuevas dianas terapéuticas para el tratamiento de la covid-19 y de otras enfermedades causadas por coronavirus que puedan aparecer en el futuro. Ello permitirá el desarrollo de terapias dirigidas para mejorar el tratamiento y ayudar a las vacunas a contener la expansión de la enfermedad”.

Por último, López-Otín destaca que “nuestro laboratorio no se dedica a la virología, pero en estos últimos años hemos desarrollado métodos experimentales muy avanzados para el análisis genómico y funcional del cáncer y del envejecimiento, que ahora hemos podido aplicar al estudio del coronavirus SARS-CoV-2”.

Otín añade que se siente “muy orgulloso de todos los miembros de mi grupo que, por puro compromiso social, dejaron sus proyectos particulares, entre paréntesis, para dedicar su esfuerzo y su talento al estudio de un virus que nos ha mostrado con absoluta nitidez la gran verdad de la vulnerabilidad humana”.

El estudio ha sido financiado por el Instituto de Salud Carlos III (COV20/00652), el Ministerio de Sanidad, el Ministerio de Ciencia e Innovación y la Consejería de Ciencia, Innovación y Universidad del Principado de Asturias.

septiembre 30/2022 (SINC)

Referencia:

Alejandro P. Ugalde, Gabriel Bretones, Carlos López-Otín et al. “Autophagy-linked plasma and lysosomal membrane protein PLAC8 is a key host factor for SARS-CoV-2 entry into human cells. The EMBO Journal (septiembre, 2022)

Un grupo de investigación del Instituto de Biología Integrativa de Sistemas (I2SysBio), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad de Valencia (UV), ha desarrollado un método para detectar el SARS-CoV-2 y otros virus mediante la técnica de edición genética CRISPR Cas9.

El sistema permite la detección tanto de varias regiones del mismo virus como de diferentes tipos de coronavirus, reuniendo la rapidez de diagnóstico de los test de antígenos con la precisión de las técnicas PCR. La versatilidad de este método, que permite detectar otros virus e incluso biomarcadores genéticos humanos, ha llevado a presentar una patente europea.

El equipo dirigido por Guillermo Rodrigo ha desarrollado un nuevo método de detección de ácidos nucleicos (que forman el material genético de humanos, bacterias y virus), basado en la proteína Cas9 para la detección de SARS-CoV-2 en muestras clínicas.

CRISPR Cas9 permite la detección multiplexada de diferentes secuencias: para cada una de ellas, puede diseñarse una secuencia guía y una molécula reportera específicas. Además, los sistemas CRISPR permiten discriminar con gran resolución secuencias genéticas (obteniendo la precisión de una PCR) y se pueden acoplar a métodos rápidos de amplificación isotérmica (con la rapidez de un test de antígenos).

Nuestro sistema no se basa en el corte de cadenas de ácidos nucleicos, sino en reconfiguraciones moleculares que se producen gracias a interacciones específicas, pudiendo así detectar en una misma reacción diferentes secuencias”.

Según Rosa Márquez, investigadora pre doctoral del I2SysBio participante en el desarrollo de esta técnica, “existen otras técnicas de detección con sistemas CRISPR, pero hacen uso de una actividad enzimática de corte inespecífica, lo que limita la detección multiplexada. Nuestro sistema no se basa en el corte de cadenas de ácidos nucleicos, sino en reconfiguraciones moleculares que se producen gracias a interacciones específicas, pudiendo así detectar en una misma reacción diferentes secuencias”.

Otras aplicaciones

El equipo de investigación del I2SysBio ha puesto a prueba el método con la detección de SARS-CoV-2, pero, en su opinión, el sistema tiene una gran plasticidad que permitiría emplearlo en la detección de una gran variedad de elementos, desde otro tipo de infecciones con virus distintos hasta mutaciones o biomarcadores en el propio ser humano.

El CSIC y la UV han presentado conjuntamente una solicitud de patente europea para proteger este método. En su desarrollo, el equipo de investigación del I2SysBio ha contado con el apoyo de la plataforma PTI Salud Global (CSIC), de la Conferencia de Rectores de las Universidades Españolas (CRUE), del Banco Santander, de la Generalitat Valenciana y de los fondos Next Generation EU del Gobierno de España.

Además, han realizado un vídeo divulgativo con financiación de la Fundación General CSIC a través de su programa Cuenta la Ciencia.

julio 11/2022 (SINC)

El lupus es una enfermedad autoinmune crónica que provoca la inflamación de órganos y articulaciones, afecta al movimiento y a la piel, y causa fatiga. En los casos más graves, los síntomas suelen ser incapacitantes y sus complicaciones pueden resultar mortales.

No hay cura para la enfermedad, que afecta a unas 75 000 personas en España.

Los tratamientos actuales son predominantemente inmunosupresores que actúan reduciendo el sistema inmunitario para aliviar los síntomas.

Un caso tan grave con una aparición temprana de los síntomas (como el caso de Gabriela) es raro e indica una única causa genética.

En un estudio, publicado en Nature, un equipo liderado por instituciones de Australia y China realizó la secuenciación del genoma completo del ADN de una joven española llamada Gabriela, a la que se le diagnosticó lupus grave cuando tenía siete años. “Un caso tan grave con una aparición temprana de los síntomas es raro e indica una única causa genética”, indican los autores.

En su análisis genético, realizado en el Centro de Inmunología Personalizada de la Universidad Nacional de Australia, los investigadores descubrieron una única mutación puntual en el gen TLR7. A través de referencias de Estados Unidos  y del Centro de Inmunología Personalizada de China (CACPI, por sus siglas en inglés) identificaron otros casos de lupus grave en los que este gen también estaba mutado.

En el trabajo también han colaborado investigadores del departamento de Pediatría de la Facultad de Medicina de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) y del Hospital Infantil Universitario Niño Jesús (Madrid).

Con el objetivo de confirmar que la mutación causa el lupus, los científicos utilizaron la tecnología de edición genética CRISPR Cas9 para introducirla en ratones. Estos roedores desarrollaron la enfermedad y mostraron síntomas similares, lo que demostró que la mutación del TLR7 era la causa.

La mutación y el modelo de ratón se llaman ‘Kika’

Tanto el modelo de ratón como la mutación recibieron el nombre de ‘Kika’, el nombre que le puso Gabriela a un elefante de peluche que le regalaron en una de sus visitas hospitalarias cuando era niña.

Según explica Carola Vinuesa, autora principal del trabajo, “sigue siendo un gran reto encontrar tratamientos eficaces para el lupus, y los inmunosupresores que se utilizan actualmente pueden tener efectos secundarios graves y dejar a los pacientes más susceptibles a las infecciones”. En los últimos 60 años, la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA, por sus siglas en inglés) de Estados Unidos, solo ha aprobado un nuevo tratamiento.

Al confirmar una relación causal entre la mutación del gen y la enfermedad, podemos empezar a buscar tratamientos más eficaces, explica Nan Shen, coautor del estudio.

La científica subraya que “esta es la primera vez que se demuestra que una mutación del TLR7 causa lupus, lo cual proporciona una clara evidencia de que se trata de una de las formas en la que puede surgir esta enfermedad”.

Por su parte, Nan Shen, codirector del CACPI, añade: “Aunque es posible que solamente un pequeño número de personas con lupus tenga variantes en el propio TLR7, sabemos que muchos pacientes presentan signos de hiperactividad en la vía del TLR7. Al confirmar una relación causal entre la mutación del gen y la enfermedad, podemos empezar a buscar tratamientos más eficaces”.

La mutación identificada por los investigadores hace que la proteína TLR7 se una más fácilmente a un componente del ácido nucleico llamado guanosina y se vuelva más activa. Esto aumenta la sensibilidad de la célula inmunitaria, lo que hace más probable que identifique incorrectamente el tejido sano como extraño o dañado y monte un ataque contra él, señalan los autores.

Curiosamente, otros estudios han demostrado que las mutaciones que hacen que el TLR7 sea menos activo están asociadas a algunos casos de infección grave por covid-19, lo que pone de manifiesto el delicado equilibrio de un sistema inmunitario sano.

Una enfermedad más frecuente en mujeres

El trabajo también puede ayudar a explicar por qué el lupus es unas 10 veces más frecuente en mujeres que en hombres. Como el TLR7 se encuentra en el cromosoma X, las mujeres tienen dos copias del gen, mientras que los hombres tienen una.

La identificación de TLR7 como causa del lupus puso fin a una odisea diagnóstica y trae consigo la esperanza de que haya terapias más específicas para Gabriela y otros pacientes con lupus, opina Carmen de Lucas Collantes, coautora.

Normalmente, en las mujeres uno de los cromosomas X está inactivo, pero en esta sección del cromosoma, el silenciamiento de la segunda copia suele ser incompleto. Esto significa que las mujeres con una mutación en este gen pueden tener dos copias funcionales.

Carmen de Lucas Collantes, coautora del trabajo y científica en la UAM. afirma que “la identificación de TLR7 como causa del lupus en este caso inusualmente grave puso fin a una odisea diagnóstica y trae consigo la esperanza de que haya terapias más específicas para Gabriela y otros pacientes con lupus que probablemente se beneficien de este descubrimiento”.

Gabriela, que sigue en contacto con el equipo de investigación y es ahora una adolescente de 16 años, dice que espera que “este hallazgo dé esperanza a las personas con lupus y les haga sentir que no están solas en la lucha contra esta batalla. ¡Ojalá la investigación pueda continuar y terminar en un tratamiento específico que pueda beneficiar a tantos guerreros del lupus que sufren esta enfermedad!”.

Tratamientos para otras enfermedades autoinmunes 

Los investigadores trabajan ahora con empresas farmacéuticas para explorar el desarrollo o la readaptación de terapias existentes dirigidos al gen TLR7. Y esperan que el tratamiento de este gen también pueda ayudar a los pacientes con enfermedades relacionadas.

Vinuesa puntualiza que “hay otras enfermedades autoinmunes sistémicas, como la artritis reumatoide y la dermatomiositis, que encajan en la misma familia general que el lupus. El TLR7 también puede desempeñar un papel en estas enfermedades”.

La investigadora acaba de poner en marcha un laboratorio en el Instituto Francis Crick, para seguir desentrañando los mecanismos causantes de la enfermedad que se producen a raíz de mutaciones clave, como la encontrada en el gen TLR7.

mayo 02/2022 (SINC)

Referencia:

Vinuesa C., et al. “TLR7 gain-of-function genetic variation causes human lupus”. Nature (27 de abril, 2022).

Estos días nos ha sorprendido un avance médico sin precedentes: un hombre de 57 años con una cardiopatía terminal recibió el pasado 7 de enero un trasplante exitoso de un corazón de cerdo modificado genéticamente, tal y como anunciaba la Universidad de Maryland.

La operación duró ocho horas y el paciente, David Bennett Sr., de Maryland, se encontraba bien el lunes, según los cirujanos que le operaron. En su página de Twitter la universidad estadounidense subió este jueves una foto

In a video recorded by the University of Maryland Medicine, Bennett's son, David Bennett Jr., said his father can't wait to get out of the hospital and is grateful for the groundbreaking surgery that might give him that shot. Read more: https://t.co/nFshhUtpdz

— University of Maryland, Baltimore (@UMBaltimore) January 13, 2022

en la que se puede ver el buen estado del paciente.

Esta intervención quirúrgica era la única opción disponible para Bennett y da esperanza a cientos de miles de personas con órganos defectuosos que esperan un trasplante. Aclaramos dudas sobre esta operación histórica.

1. ¿Qué es un xenotrasplante?

El término se usa para denominar a los trasplantes de órganos de animales a personas. “La idea surgió hace más de 30 años como una estrategia para paliar las reducidas tasas de donación de órganos”, comenta a SINC Lluís Montoliu, investigador del Centro Nacional de Biotecnología (CNB-CSIC). “Este tipo de intervención se aplica en particular al trasplante de órganos de cerdos modificados genéticamente a primates no humanos y a seres humanos“, señala.

Beatriz Domínguez-Gil, directora general de la Organización Nacional de Trasplantes (ONT), dice a SINC que “en el pasado se realizaron xenotrasplantes en humanos que fracasaron por el denominado rechazo hiperagudo. La modificación genética de animales para ‘humanizar’ sus órganos es lo que ha permitido el salto cualitativo que representa el trasplante de un corazón de cerdo a un paciente sin opciones terapéuticas disponibles que hemos conocido estos días“.

2. ¿La intervención es similar a la del trasplante de un corazón de donante humano?

“En esencia sí, ya que se trata de sustituir un corazón dañado humano por uno sano de un cerdo transgénico”, indica Montoliu. Ahora bien, “aunque muy parecidos, los dos órganos no son exactamente iguales y los cirujanos han tenido que solventar estas pequeñas diferencias anatómicas para conectar venas, arterias y nervios del corazón porcino en el tórax del paciente xenotrasplantado”. Obviamente, destaca el biólogo, “la introducción de un corazón de un cerdo en un tórax humano ha sido un reto que estos cirujanos han tenido que resolver”.

Por su parte, Domínguez-Gil resalta que aún se desconocen los pormenores de la intervención debido a que “toda la información de la que disponemos hasta el momento proviene de la prensa y no de la literatura científica”. Sin embargo, agrega, “la cirugía realizada es seguramente similar a la que se efectuaría para el trasplante de un corazón de origen humano”.

3. ¿Cómo puede ayudar la tecnología CRISPR a que sea más viable el trasplante de órganos entre especies? 

El investigador del CNB explica que los cerdos que se usan para xenotrasplantes son transgénicos. “En particular el que se ha usado en la Universidad de Maryland porta hasta diez modificaciones genéticas distintas: cuatro genes inactivados del genoma porcino y seis genes humanos añadidos”.

Montoliu indica que estas modificaciones genéticas pueden realizarse también con la tecnología CRISPR de edición genética, en particular la inactivación específica de genes. «Todas estas modificaciones están encaminadas a impedir, regular o retrasar lo más posible el rechazo fulminante y el que se puede producir a medio y a largo plazo al situar un órgano no humano dentro del cuerpo humano. Se trata de evitar que nuestro sistema inmunitario reconozca al órgano del cerdo como extraño”, destaca.

Respecto al cerdo transgénico, cuyo corazón ha servido para el trasplante efectuado a Bennett, no existe aún información exacta de los genes alterados ni de las tecnologías usadas. Así que “no sabemos si se ha utilizado CRISPR en alguna de las modificaciones”, aclara.

4. ¿Supone este trasplante un primer paso hacia los órganos a la carta procedentes de animales?

Este primer xenotrasplante exitoso —así como el que se realizó en septiembre conectando el riñón de un cerdo transgénico a la circulación sanguínea de una mujer en muerte cerebral— suponen “un gran avance que culmina más de tres décadas de avances científicos y tecnológicos, y de experimentos análogos realizados trasplantando órganos de cerdos transgénicos a primates, como a babuinos”,  explica el biólogo.

Se trata, dice, de un paso que demuestra que “es factible utilizar órganos de cerdos transgénicos para sustituir, al menos durante un tiempo, los órganos dañados humanos. De esta forma, se podría ganar tiempo en las listas de espera hasta que haya un órgano humano compatible”.

Sin embargo, Montoliu opina que “aún estamos lejos de los trasplantes de órganos animales a la carta. Estos son experimentos pioneros, que habrá que repetir y analizar dentro de ensayos clínicos, pero estamos en el buen camino”.

La responsable de la ONT destaca que “gracias a las diferentes líneas de investigación que ahora están abiertas, el futuro de los pacientes que necesiten el reemplazo de un órgano enfermo por otro sano es muy prometedor. El xenotrasplante —añade— está más cerca de convertirse en una realidad clínica, si bien queda un largo camino por recorrer desde un punto de vista técnico, ético y legal”.

Otra opción que esta experta valora como muy interesante es la generación de órganos bioartificiales. “Partiendo de células del propio receptor, permitiría construir órganos a la carta. No solo en el sentido de disponer del órgano, sino en el de poder evitar el uso de inmunosupresores en el paciente una vez trasplantado”, subraya.

5. ¿Qué sabemos de Revivicor, la empresa de Estados Unidos que ha modificado el corazón trasplantado?

Esta empresa, con sede en Blacksburg (Virginia, Estados Unidos), “surgió del desmantelamiento de otra anterior, la británica PPL Therapeutics, desaparecida en 2003, que fue la responsable de la creación de la oveja Dolly y de mostrar al mundo la tecnología de clonación en 1997″, afirma Montoliu.

Precisamente, señala el investigador, “mediante técnicas de clonación es como se siguen obteniendo estos cerdos con múltiples modificaciones genéticas. Por lo tanto, de alguna manera, el éxito de este primer xenotrasplante de cerdo a humano se lo debemos a la famosa oveja Dolly”. En 2011 Revivicor fue comprada a su vez por United Therapeutics, una compañía farmacéutica estadounidense.

6. ¿Qué problemas éticos plantean los xenotraslantes?

Desde el punto de vista ético, Lluís Montoliu considera que esta experimentación está justificada, dado que «las posibles alteraciones del bienestar animal causadas a los cerdos por las modificaciones genéticas se compensan ampliamente con el fin último de salvar la vida a personas que necesitan un nuevo órgano para sobrevivir”.

El cerdo, explica el biólogo, “es un animal común que se consume en cantidades enormes. En España hay casi tantos cerdos para consumo, engorde y exportación como habitantes. Por ello, no suscita tanta empatía ni dilemas éticos como si ocurriría con el uso de primates no humanos para el mismo objetivo”.

Por otro lado, comenta que los primates no humanos no son tan adecuados ni en tamaño ni en facilidad de cría y, además, son animales protegidos especialmente por la legislación europea y nacional.

Para este investigador, “los límites éticos de los xenotrasplantes probablemente estén más allá de los órganos metabólicos habitualmente involucrados en estos procedimientos: corazón, hígado, páncreas, riñón… Aparecerían —afirma— si nos acercáramos a trasplantar partes del sistema nervioso central o del cerebro, una línea roja científica en la actualidad e inasumible desde el punto de vista ético”, concluye.

enero 17/2022 (SINC)

Un equipo del Broad Institute, un centro mixto del MIT y la Universidad de Harvard, en su búsqueda por tratar de comprender los orígenes de los sistemas CRISPR-Cas9 han descubierto una clase de nucleasas guiadas por ARN codificadas por transposones, que han denominado OMEGA (acrónimo de Obligate Mobile Element Guided Activity) que, según los autores, tienen gran potencial en edición genética humana.

Los resultados del trabajo se han publicado en la revista Science. El estudio ha estado liderado por Feng Zhang, del Broad Institute, uno de los primeros científicos en demostrar que el sistema bacteriano CRISPR podía usarse para editar el ADN de cualquier especie, incluida la humana. También ha colaborado Eugene Koonin, experto bioinformático del centro NCBI del NIH, especializado en descubrir sistemas CRISPR indagando en los genomas de los miles de especies de bacterias secuenciadas en la actualidad.

Los mecanismos guiados por ARN están más extendidos en los procariotas de lo que se creía. Estos mecanismos son probablemente antiguos y evolucionaron en múltiples ocasiones de forma independiente

En el trabajo, Zhang y su equipo han reconstruido la evolución de los sistemas CRISPR Cas9, a partir de los transposones IS200/IS605. Al hacerlo, han hallado que tres proteínas distintas codificadas por transposones, IscB, IsrB y TnpB, son nucleasas de ADN naturales, reprogramables y guiadas por ARN, que pueden aprovecharse para la edición del genoma en células humanas.

Los autores señalan que “la amplia distribución de los sistemas OMEGA caracterizados indica que los mecanismos guiados por ARN están más extendidos en los procariotas de lo que se sospechaba hasta el momento”.

En opinión de estos científicos, “esto indica que estos mecanismos son probablemente antiguos y evolucionaron en múltiples ocasiones de manera independiente y que posiblemente, hasta ahora, solo se hayan identificado los más comunes”.

Sistema de defensa ancestral

Por su parte, Lluís Montoliu, investigador del Centro Nacional de Biotecnología (CNB), que no ha participado en el trabajo, pero ha seguido de cerca esta investigación, señala a SINC que “en los últimos años hemos aprendido que las herramientas de edición genética CRISPR derivan de un sistema de defensa ancestral que usan las bacterias para defenderse de los virus que las acechan. Pero, ¿de dónde proviene ese extraordinario sistema inmunitario que poseen las bacterias? ¿Cuál es su origen? Esta es la pregunta a la que intentan responder Zhang, Koonin y el resto del equipo”, comenta.

Estos investigadores, explica Montoliu, “llegan a la conclusión de que las nucleasas Cas, como las famosas Cas9 o la Cas12 —que cortan el ADN dirigidas por una pequeña guía de ARN— parecen derivar de otras nucleasas anteriores, llamadas IscB, que viajan en el interior de transposones bacterianos, dentro de los elementos genéticos móviles, saltarines, capaces de moverse entre genomas”.

Además, prosigue este experto, “uno de estos transposones, de la familia llamada IS200/IS605, transporta el gen de una nucleasa similar a IscB, llamada TnpB, cuya actividad caracterizan los autores en este estudio, junto con otras nucleasas similares”.

La relevancia del trabajo radica en que los autores han podido encontrar y estudiar unas nucleasas nuevas, como la TnpB, que sería el ancestro de la nucleasas que se usan en la actualidad, como la Cas12. Sus pequeño tamaño hará más sencilla la edición en células humanas, Luis Montoliu, investigador del CNB

Opina que “la relevancia del trabajo radica en que los autores han podido encontrar y estudiar unas nucleasas nuevas, como la TnpB, que sería el ancestro de la nucleasas que se usan en la actualidad, como la Cas12”.

Las nuevas tijeras moleculares, continúa Montoliu, “serían capaces de cortar ADN guiadas por pequeñas moléculas de ARN, al igual que lo hacen Cas9 o Cas12, pero al tener un tamaño mucho menor, una longitud de apenas 400 aminoácidos, frente a los casi 1 400 de Cas9, facilitaría la edición genética en células humanas”.

Montoliu considera que este trabajo no solo tiene interés para establecer el origen de los sistemas CRISPR. “Son también buenas noticias para la biotecnología —añade—, pues permitirá vehicular estas pequeñas nucleasas dentro de vectores virales seguros, como los adenoasociados (AAV), presentes ya en numerosos diseños de terapia génica, de una forma más sencilla.

Estamos ante una nueva ‘tijeras’ para nuestra caja de herramientas CRISPR, esta vez se trata de las ‘tatarabuelas’ de las nucleasas Cas de estos sistemas», concluye.

septiembre 17/2021 (SINC)

Referencia:

Altae-Tran. H, Koonin E., Zhang F. et al. “The widespread IS200/605 transposon family encodes diverse programmable RNA-guided endonucleases». (Science, 9 septiembre 2021) DOI: 10.1126/science.abj6856

Con la variante delta copando la mayoría de nuevos casos de COVID-19 detectados en el mundo, y a pesar de los altos ritmos de vacunación en los países desarrollados, la pandemia está lejos de terminar.

A lo largo de este año, los equipos de detección rápida del virus han experimentado un rápido avance, pero, aun así, la mayoría de las muestras de pacientes aún han de ser llevadas a un laboratorio, especialmente para detectar variantes, con el consecuente gasto de tiempo y recursos.

En un artículo publicado en la revista Science Advances, un equipo del Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering de Harvard, el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y varios hospitales del área de Boston, presentan el diseño de un dispositivo de diagnóstico de bajo coste basado en la técnica de edición genética CRISPR, que permite a los usuarios detectar la presencia del SARS-CoV-2 y sus múltiples mutaciones usando una muestra de su saliva.

El dispositivo se llama miSHERLOCK y los creadores aseguran que detecta el virus y distingue entre tres tipos de mutación. También puede ser reconfigurado para detectar una cuarta, la delta. El diagnóstico se obtiene en una hora, con una aplicación móvil, y sin usar material de laboratorio.

Según explica Helena de Puig, investigadora del Wyss Institute y coautora del estudio, “miSHERLOCK elimina la necesidad de trasportar las muestras de los pacientes a un laboratorio, y simplifica enormemente todo el proceso de detección y análisis, algo crítico durante una pandemia”.

Puedes usar una aplicación móvil para saber si eres positivo. / Wyss Institute of Harvard

El dispositivo se ha construido usando impresión 3D y otros componentes fácilmente accesibles y permite simplificar los pasos para obtener un dictamen.

Otra de las autoras del artículo es Rose Lee, profesora de pediatría en el Hospital infantil de Boston, además de especialista en enfermedades infecciosas. Sus experiencias en primera línea durante la pandemia le han servido de inspiración para crear este instrumento de detección.

«Cosas que solían ser de fácil acceso en el hospital, como los hisopos nasofaríngeos, eran de repente difíciles de conseguir, y los procedimientos rutinarios de procesamiento de muestras se veían alterados, un gran problema en un entorno pandémico», afirma Lee. «Nuestro objetivo era eliminar estos cuellos de botella y proporcionar diagnósticos precisos de la COVID-19 sin depender de las cadenas de suministro, e incluso detectar con precisión las variantes que estaban empezando a surgir».

MiSHERLOCK elimina la necesidad de trasportar las muestras de los pacientes a un laboratorio, y simplifica enormemente todo el proceso de detección y análisis, algo crítico durante una pandemia, explicó Helena de Puig (Wyss Institute)

Para la detección del virus, el equipo recurrió a una tecnología denominada desbloqueo enzimático específico de alta sensibilidad (SHERLOCK), basada en la herramienta de edición genética CRISPR y creada por el investigador del Instituto Wyss, Jim Collins, autor senior del estudio.

SHERLOCK usa las tijeras moleculares para cortar el ADN o ARN del objetivo en lugares concretos. Los investigadores crearon una reacción SHERLOCK diseñada para cortar el ARN del SARS-CoV-2 en una región de un gen llamada nucleoproteína que se ha observado en múltiples variantes del virus.

Cuando la tijera molecular, una enzima llamada Cas12a, se une con éxito al gen de la nucleoproteína presente en el virus y lo corta, se produce una señal fluorescente. El equipo ha diseñado otros test SHERLOCK, cuyo objetivo es adherirse y detectar la espícula de tres de las variantes del SARS-CoV-2: alfa, beta y gamma.

El reto de preparar la muestra

«Cuando se analiza una muestra en busca de ácidos nucleicos –como el ADN o el ARN–, hay que ser cuidadosos para no contaminarla, lo que, para una persona no formada, puede resultar difícil. Para que esta prueba diagnóstica fuera realmente fácil de usar, había que simplificar el proceso todo lo posible» afirma Xiao Tan, investigador en el Instituto Wyss y profesor en el Hospital General de Massachusetts.

El equipo decidió utilizar muestras de saliva en lugar de hisopos nasofaríngeos, porque es más fácil para los usuarios recoger saliva y los estudios han demostrado que el SARS-CoV-2 es detectable en este fluido durante un mayor número de días después de la infección. Aun así, la saliva no procesada presenta sus propios desafíos: contiene enzimas que degradan varias moléculas, lo que produce una alta tasa de falsos positivos.

Los investigadores desarrollaron una técnica para resolver este problema: añadieron a la saliva dos sustancias químicas denominadas DTT y EGTA y calentaron la muestra a 95 °C durante 3 minutos, lo que eliminó la señal de falso positivo de la saliva no tratada.

Para integrar el recipiente de saliva y la reacción SHERLOCK en un solo elemento, el equipo diseñó un sencillo dispositivo alimentado por pilas con dos cámaras: una cámara de preparación de la muestra calentada y otra de reacción.

El test diagnóstico miSHERLOCK está diseñado para ser usado en lugares con pocos recursos, ya que solo se necesita una impresora 3D para construirlo y el diseño de la circuitería está publicado en internet.

Para proceder al análisis, el usuario escupe en la cámara de preparación de la muestra, enciende la resistencia y espera de tres a seis minutos para que la saliva sea absorbida por el filtro. Luego, retira el filtro y lo transfiere a la columna de la cámara de reacción, empuja un émbolo que deposita el filtro en la cámara y perfora un depósito de agua para activar la reacción SHERLOCK.

Una hora después, el usuario puede confirmar si es positivo si detecta una florescencia en la muestra a través de una ventana tintada. También puede utilizar una aplicación para móvil que analiza los píxeles registrados por la cámara para proporcionar un diagnóstico positivo o negativo.

Alta tasa de efectividad y bajo costo

Según el artículo, los investigadores determinaron una tasa de efectividad en la detección de un 96 % en los casos positivos, y un 95 % en los negativos.

También probaron su rendimiento contra las variantes alfa, beta y gamma del SARS-CoV-2 con éxito.

«Una de las grandes ventajas de miSHERLOCK es que es totalmente modular, por lo que se puede reconfigurar para la secuencia específica de ARN o ADN que se está tratando de detectar», según Devora Najjar, asistente de investigación en el MIT Media Lab y en el Collins Lab.

«El dispositivo cuesta unos 15 dólares, pero la producción en masa reduciría la carcasa a unos 3 dólares. Los ensayos para nuevos virus pueden crearse en unas dos semanas, lo que permitiría el rápido desarrollo de pruebas para nuevas variantes de la COVID-19 y otras enfermedades”.

Este test está diseñado para ser usado en lugares con pocos recursos, ya que solo se necesita una impresora 3D y el diseño de la circuitería está publicado en internet. El uso de una aplicación móvil para realizar el diagnóstico también está enfocado a este tipo de regiones, que tienen poca capacidad para acceder a elementos de detección más sofisticados.

agosto 07/2021 (SINC)

Referencia:

De Puig, Collins et al. «Minimally Instrumented SHERLOCK (miSHERLOCK) for CRISPR-based Point-of-Care Diagnosis of SARS-CoV-2 and Emerging Variants«. Science Advances, 2021

El desarrollo de las herramientas basadas en CRISPR para editar el genoma les sirvió a las investigadoras:  Jennifer Doudna y Emmanuelle Charpentier para ganar el Premio Nobel de Química en 2020.

Menos de un año después, se acaban de dar a conocer los primeros datos de un ensayo clínico que está usando esa misma tecnología para tratar una enfermedad rara y mortal inactivando el gen responsable.

Con un añadido decisivo: por primera vez se ha usado inyectando la herramienta directamente en la sangre de los pacientes, lo que hace que pueda viajar por todo su cuerpo.

Por primera vez se ha inyectado CRISPR directamente en la sangre de los pacientes, lo que hace que pueda viajar por todo su cuerpo.

Los resultados son iniciales pero prometedores. Se presentaron conjuntamente en la revista New England Journal of Medicine  y en la reunión internacional de la Sociedad de Nervio Periférico.

Según Luis Querol, neurólogo en el Hospital Sant Pau de Barcelona y codirector del programa científico de la reunión, “fue la presentación estrella del congreso. Causó muchísima expectación, pero también cautela”.

Un tratamiento para toda la vida

La enfermedad en cuestión recibe el nombre de amiloidosis por transtiretina. Se produce por la acumulación de una proteína mal plegada que se va acumulando en diferentes lugares, como los nervios y el corazón. Y aunque su evolución es variable, la mayor parte de los pacientes muere entre 2 y 17 años después de recibir el diagnóstico.

Desde hace unos pocos años, sin embargo, existen tratamientos eficaces. “Su aparición fue un hito”, describe Querol, “pero también tienen inconvenientes. Algunos tienen efectos secundarios. Y en ciertos casos implican tener que administrarlos en el hospital de por vida cada tres semanas, preparando a los pacientes con corticoides cada una de esas veces”. Un tratamiento eficaz de edición genética implicaría actuar una sola vez para toda la vida.

La enfermedad escogida, amiloidosis por transtiretina, es un gran modelo de prueba: depende de un solo gen, la proteína que la causa no es esencial para la vida y solo afecta al metabolismo de la vitamina A y de la tiroides

“Hasta ahora, los ensayos clínicos con CRISPR se han hecho modificando células en el laboratorio para corregir ciertas formas de anemia  y para tratar algunos tipos de cáncer mediante inmunoterapia”, explica Lluís Montoliu, investigador del Centro Nacional de Biotecnología del CSIC, presidente del Comité de Ética de esa misma institución y uno de los referentes sobre esta técnica en España. “También se ha probado para tratar un tipo de ceguera, la amaurosis congénita de Leber. Pero el ojo es un órgano muy especial que está muy aislado del resto del cuerpo. Inyectar la herramienta directamente en la sangre es otro cantar”.

La enfermedad escogida es un gran modelo de prueba. Por muchas razones, es una piedra de toque ideal y seguramente por eso la escogieron los investigadores. Para empezar, depende de un solo gen. Además, la proteína que la causa no es esencial para la vida y solo afecta al metabolismo de la vitamina A y de la tiroides.

“En principio, con dar suplementos de la vitamina y vigilar la función tiroidea es suficiente”, explica Querol. “Eso es lo que hacemos con los tratamientos actuales”. Y hay una ventaja añadida: el 99 % de la proteína se produce en el hígado. Si se consigue dirigir la herramienta allí, se aumenta la eficacia limitando los posibles efectos secundarios. Eso es lo que han hecho.

Una reducción casi total… con reservas

La herramienta de edición se compone básicamente de dos elementos: un fragmento de ARN que sirve de guía hacia el gen objetivo y una proteína —llamada cas9— que actúa de tijera y que lo corta, inactivándolo.

Los investigadores han reunido varias técnicas en su ensayo. Por un lado han codificado la proteína también en forma de ARN, como algunas de las vacunas contra la covid. Por otro, han rodeado la herramienta de una envoltura especial diseñada para ser recogida por ciertas proteínas de la sangre que, en su inmensa mayoría, terminan en el hígado. Los resultados parecen prometedores.

“Ya lo habían probado con ratones y con primates no humanos, que es como debe hacerse”, explica Montoliu. “Ahora detallan bien esto último, confirmando que lo conseguido parece durar a largo plazo. Y dan los primeros datos en humanos”.

De momento solo han pasado 28 días desde el tratamiento. Necesitaremos al menos tres meses y seguramente seis para saber si clínicamente es eficaz y se ve una mejoría, explica Luis Querol, neurólogo en el Hospital Sant Pau de Barcelona.

Son solo seis pacientes de entre 46 y 64 años que se han repartido para recibir dos dosis diferentes, ambas todavía bajas. Sin embargo, a la dosis más elevada, la cantidad de proteína disminuía de media un 87 %. “Esa reducción es igual o incluso mayor que con los tratamientos actuales”, confirma Querol. “Y seguramente más estable”. Los efectos secundarios parecen escasos y leves.

Sin embargo, todavía existen reservas y aspectos a confirmar. “De momento solo han pasado 28 días desde el tratamiento”, explica Querol. “Necesitaremos al menos tres meses y seguramente seis para saber si clínicamente es eficaz y se ve una mejoría. En el congreso se recibió como un hito tecnológico, pero médicamente ya había tratamientos eficaces. Y se plantearon preguntas sobre la seguridad”.

Uno de los problemas que puede dar el uso de CRISPR son los efectos llamados off-target. Estas son mutaciones no deseadas, consecuencia de que podrían producirse cortes en otras zonas del ADN. También podrían darse fallos de corrección en la región deseada tras el corte. Según Montoliu, “los estudios de seguridad que han hecho previamente son los apropiados. Las tasas de error no parecen mayores que las que ocurren normalmente en nuestras células de forma cotidiana”. Los investigadores consideran que el riesgo es bajo, pero reconocen que los voluntarios van a pasar revisiones periódicas durante mucho tiempo.

 Cuidado con los mensajes triunfalistas

Otra cuestión que saltó en el congreso fue la posibilidad de que se alteraran los gametos, las células sexuales.

Aunque hay formas hereditarias de la enfermedad, muchas no lo son. Si se inactivara el gen en ellas, la alteración artificial podría pasar a los descendientes. Y aunque el diseño está hecho para que la mayor parte del tratamiento haga su papel en el hígado, no se ha estudiado cuánto puede escapar de él. “Creo que la probabilidad de que suceda es baja”, afirma Montoliu, “pero desde luego no es imposible. Eso es algo que habrá que estudiar en modelos animales”.

Este es un primer paso fundamental para poder inactivar, reparar o reemplazar cualquier gen que cause una enfermedad, en cualquier parte del cuerpo, expreso, Jennifer Doudna.

La promotora del ensayo es la compañía Intellia, que se ha asociado con la farmacéutica Regeneron. Jennifer Doudna es cofundadora de la primera, cuyas acciones en los días posteriores al anuncio y la publicación subieron cerca de un 70 %. Tradicionalmente cauta, sus declaraciones a la revista Science,  son particularmente entusiastas: “Este es un primer paso fundamental para poder inactivar, reparar o reemplazar cualquier gen que cause una enfermedad, en cualquier parte del cuerpo».

Para Montoliu, ese mensaje “no está justificado con los datos actuales”. Actuar sobre otros lugares del cuerpo puede implicar diseños específicos que todavía no se han probado. Además, “hasta ahora lo que hemos aprovechado de CRISPR es su capacidad para inactivar genes, que es justo para lo que evolucionó la herramienta en las bacterias y en las arqueas, para defenderse de los virus que las amenazan cortando su ADN. Corregir los genes es más complicado y es algo que todavía no tenemos controlado”.

“Los resultados de este ensayo son desde luego prometedores, pero tampoco aquí hay que echar aún las campanas al vuelo”, añade. “Necesitamos ver su efecto en más pacientes y necesitamos seguir a estos pacientes durante más tiempo. Y eso es lo que se va a hacer”.

julio 11/2021 (SINC)

Investigadores del Instituto de Biología y Genética Molecular (IBGM), centro mixto Universidad de Valladolid (UVa)-CSIC, lideran un importante avance científico publicado en la revista  PLOS One, una herramienta basada en fluorescencia capaz de monitorizar la capacidad de edición genética que se consigue con las diferentes técnicas disponibles hoy en día, como la conocida CRISPR. Además, el sistema que han desarrollado ayudará a encontrar nuevos métodos de edición genética mejorados.

Como detallan a DiCYT los investigadores del IBGM María Simarro y Miguel de la Fuente, el término edición génica se refiere a los métodos que permiten manipular genes específicos de nuestro genoma, ya sea insertando o eliminando fragmentos de ADN en un sitio concreto, o corrigiendo las mutaciones que esos genes puedan tener.

Gracias a las técnicas de edición genética, es posible generar modelos de enfermedades que antes apenas se podían estudiar, obtener nuevos métodos diagnósticos y por supuesto diseñar tratamientos novedosos frente a enfermedades, “reparando” regiones alteradas del genoma.

Hasta hace unos años, esta clase de manipulación genética era difícil de realizar. Sin embargo, en la actualidad “existen diversas herramientas que lo permiten, y gracias a este nuevo trabajo va a ser posible monitorizar la frecuencia de edición génica que se consigue con cada una de ellas”, apuntan.

 “Esto permite comparar la eficiencia de estos diversos métodos y ensayar otros nuevos para mejorar dicha frecuencia, así como explorar si el uso de diferentes químicos alteran el proceso y en qué medida”, añaden.

Una célula modificada genéticamente

La técnica desarrollada por el equipo del IBGM junto a investigadores del Hospital Clínico Universitario de Valladolid, el Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET) de Argentina y la Academia Polaca de Ciencias, es una nueva línea celular que se basa en la fluorescencia para indicar de manera precisa el efecto de la edición genética sobre un proceso clave: la recombinación homóloga.

En esta línea celular, los investigadores han introducido una sola copia de un gen que codifica para una proteína fluorescente (denominada eGFP). Pero este gen no está completo, por lo que no se genera la proteína entera y esta célula no emite la fluorescencia verde que debería cuando se observa en un microscopio adecuado.

Para conocer la efectividad de una técnica de edición genética, el equipo propone realizar un ensayo utilizando esta línea celular. “Si en esta línea celular se introduce un ADN editado con secuencias homólogas al gen introducido y que además lleva el fragmento de ADN que le falta a la célula, entonces opera el mecanismo de recombinación homóloga y el ADN donante sustituye y repara el gen endógeno”, explican. De este modo, la célula ya sí sería capaz de producir la proteína eGFP completa que emite luz verde y hace fácilmente detectables en el microscopio las células donde la corrección del gen ha sucedido.

“Con este trabajo aportamos una herramienta de fácil uso que utiliza una célula modificada genéticamente para la cuantificación precisa del efecto sobre la recombinación homóloga que pueden tener las diversas manipulaciones experimentales, o bien distintos vectores donantes, o bien paneles de drogas o químicos; con el objetivo de hallar nuevos tratamientos que mejoren la edición genética con una baja toxicidad y de una forma específica”, concluyen.

 junio 05/2021 (Dicyt)

Referencia

Bernardi A, Gobelli D, Serna J, Nawrocka P, March-Rosselló G, Orduña A, et al. (2021) Novel fluorescent-based reporter cell line engineered for monitoring homologous recombination events. PLoS ONE 16(4): e0237413. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0237413

Vacunas eficaces contra la COVID-19, la “inyección de esperanza”

2020 será recordado como un año de vida en suspenso por un nuevo coronavirus, que se extendió rápidamente por todo el planeta y forzó a la población a quedarse en casa. Pero para la investigación biomédica que combatía la pandemia desde los laboratorios, la carrera para desarrollar, probar y lanzar una vacuna contra el SARS-CoV-2 ha sido vertiginosamente rápida.

Poco antes de que se cumpla un año desde la detección de los primeros casos de una extraña neumonía en China, la comunidad investigadora ha logrado su objetivo. Por todo ello, el desarrollo de las vacunas contra la COVID-19, eficaces, seguras y en tiempo récord es el avance científico de 2020 para la revista Science.

En una nota editorial firmada por el corresponsal de noticias de Science Jon Cohen titulada “inyecciones de esperanza”, la revista destaca que el desarrollo de estas vacunas ha sentado un precedente histórico en la comunidad científica: “Nunca antes se había colaborado entre competidores de manera tan abierta y frecuente. Nunca antes habíamos tenido tantas vacunas candidatas realizando ensayos clínicos a gran escala casi a la vez. Y nunca antes se había puesto tanto dinero, talento y esfuerzo por parte de gobiernos, industria, investigadores y organizaciones sin ánimo de lucro en la misma enfermedad infecciosa en tan poco tiempo”.

La inteligencia artificial predice la forma de las proteínas

El programa de aprendizaje automático AlphaFold, de la compañía de Google DeepMind y desarrollado por investigadores del Reino Unido, ha sido capaz de dar soluciones a un uno de los retos más importantes de la biología que enamora a físicos, matemáticos, químicos, informáticos y hasta médicos: predecir la forma en 3D de una cadena de aminoácidos que se pliega para convertirse en una proteína. Y si sabemos su forma, será mucho más fácil entender su función y cómo bloquearlas con fármacos si es necesario.

Determinar la estructura de las proteínas es una tarea ardua que implica, normalmente, cristalizar y analizar con rayos X la disposición de sus átomos. A día de hoy es relativamente fácil encontrar la secuencia lineal de aminoácidos de una proteína, pero esta cadena puede dar lugar a un número altísimo de estructuras en tres dimensiones.

Nadie quita mérito a AlphaFold, programa que ha supuesto un gran atajo práctico a la hora de predecir las estructuras. Pero el misterio de fondo sigue sin resolverse: ¿cuáles son los pasos que hacen que una proteína desplegada pase a su estado plegado?

Los tratamientos con CRISPR, más cerca

El Nobel de Química a Emmanuelle Charpentier y Jennifer Doudna, evidencia que 2020 ha sido un año de avances para CRISPR. Las tijeras del genoma ya fueron el avance científico del año 2015 para Science. Esta vez, la revista destaca un ensayo clínico del Centro de Cáncer Abramson de la Universidad de Pensilvania (Estados Unidos) en el que las células inmunitarias editadas con CRISPR Cas9 de tres pacientes con cáncer avanzado pueden persistir, prosperar y funcionar meses después de haberlas recibido.

Este avance es importante ya que ha demostrado seguridad al usar las células editadas en el cuerpo de los pacientes, pero es solo la fase I. Aún queda un largo camino que recorrer hasta tener la posibilidad de tener un tratamiento aprobado con CRISPR.

Los pronósticos sobre el calentamiento global, más precisos

Hace más de 40 años, los ambientólogos más importantes del mundo se reunieron en Woods Hole (Masachusets, Estados Unidos) para responder a una pregunta: ¿Qué temperatura alcanzaría nuestro planeta si la humanidad continúa emitiendo gases de efecto invernadero? Esta fue su respuesta, para la que emplearon modelos climáticos rudimentarios: si los niveles de dióxido de carbono atmosférico se duplican respecto a niveles antes de la sociedad industrial, la Tierra se calentará entre 1,5 y 4,5 grados centígrados.

El actual margen de aumento de temperaturas estimado está entre los 2,6 y los 3,9 grados centígrados, lo que incluye fenómenos problemáticos que la humanidad sufre cada vez con más frecuencia: inundaciones, olas de calor y desplazamientos de personas

Este rango, bastante amplio, abarca valores que van desde lo meramente problemático hasta lo catastrófico para el clima. Ahora, Science destaca los trabajos científicos que han permitido precisar este margen, descartando los escenarios más favorables y los más graves.La revista señala las investigaciones sobre el papel de las nubes en el calentamiento global, mediante modelos de alta resolución y datos de satélites; así como los registros de temperaturas, más amplios y mejores que antaño, incluyendo las estimaciones de paleotemperaturas y niveles de CO2.

Estos avances han permitido que 25 científicos afiliados al Programa Mundial de Investigaciones Climáticas (WCRP) sitúen el margen de aumento de temperaturas de nuestro planeta entre los 2,6 y los 3,9 grados centígrados. A pesar de que esto descartaría el escenario catastrófico de aumentar en casi cinco grados la temperatura global, sí incluye otros problemas que la humanidad sufre cada vez con más frecuencia: inundaciones de ciudades costeras, olas de calor extremas y desplazamientos de millones de personas.

Las detecciones de esquivas ráfagas rápidas de radio

Desde que se descubrieron en 2007, los astrofísicos buscan la fuente de unas potentes explosiones de radio cósmicas llamadas fast radio bursts (FRB) que duran tan solo unos milisegundos.

Ahora, la revista destaca a tres investigaciones independientes que confirman que una señal de este tipo observada dentro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, procede de magnetar SGR 1935 + 2154, una estrella de neutrones con un potente campo magnético situada a 30 mil años luz.

Las imágenes de caza más antiguas de la humanidad

Un equipo de arqueólogos descubrió una serie de pinturas rupestres con al menos 44 000 años de antigüedad en la isla de Célebes (Indonesia). Las imágenes retratan a un grupo de teriántropos, figuras humanas con características animales, cazando mamíferos con lanzas o cuerdas. Estas obras representan las evidencias de arte figurativo más antiguas de nuestra especie.

Según el estudio publicado en Nature, la representación de los cazadores como teriántropos también podría ser la evidencia más antigua de que las personas imaginamos que existen seres sobrenaturales, la principal base de la religión.

Clamor por la diversidad racial en la comunidad científica

La muerte violenta de George Floyd durante su arresto el 25 de mayo a manos de la policía local en Mineápolis desató una oleada global de protestas, lideradas desde el movimiento Black Lives Matter. La revista científica no solo destaca este acontecimiento como uno de los grandes catalizadores de la respuesta ciudadana contra el racismo, sino también alude a un enfrentamiento entre un hombre blanco y un avistador de aves negro en Central Park (Nueva York).

Los entusiastas de la naturaleza organizaron el movimiento Black Birders Week, el primero de los muchos eventos que denunciaba el racismo sistémico en la ciencia y la falta de políticas de inclusión con #ShutDownAcademia y #ShutDownSTEM, al tiempo que aplaudía la diversidad de las comunidades creadas al calor de las protestas como #BlackInNeuro y #BlackBotanistsWeek.

Los controladores de élite del VIH

Un equipo de varias instituciones españolas publicó en Scientific Reports un estudio con tres pacientes, un hombre y dos mujeres que, tras más de 25 años de infección por el virus de inmunodeficiencia humana (VIH) y sin recibir tratamiento antirretroviral, han conseguido no tener el virus detectable en sangre ni han desarrollado la enfermedad del sida.

Science destaca las investigaciones en todo el mundo que permiten comprender más acerca de estos “controladores de élite” del virus del sida, como la española, en la que ha participado Instituto de Salud Carlos III, el Instituto de Biomedicina de Sevilla y el Instituto de Investigación del Sida IrsiCaixa.

A pesar de que estos perfiles de infectados –que representan el 0,5 % de los 38 millones de personas que viven con el VIH– no llevan directamente a una ansiada cura contra la enfermedad, sí que abre una nueva estrategia que permitirá a otras personas vivir con el virus durante décadas sin precisar un tratamiento.

Los controladores de élite del VIH no llevan directamente a una ansiada cura contra el sida, pero sí abre una nueva estrategia que permitirá vivir con el virus durante décadas sin tratamiento

El primer superconductor del mundo a temperatura ambiente

Hasta ahora, se necesitaban temperaturas extremadamente bajas para alcanzar la superconductividad, la capacidad de algunos materiales para conducir la corriente eléctrica sin resistencia ni pérdidas de energía. Por fin, investigadores de la Universidad de Rochester (Estados Unidos) lo han logrado a 15 °C con un compuesto de hidrógeno, azufre y carbono, eso sí, a altas presiones.

Lograr la superconductividad a temperatura ambiente y de forma sencilla permitiría mejorar la eficiencia de los conductores y dispositivos electrónicos, al minimizar la generación de calor. Esto facilitaría su aplicación en multitud de campos y evitaría perdidas de energía en la red eléctrica, ahorrando millones de euros.

La excepcional inteligencia de las aves

Un artículo de SINC ya avanzó en 2018 que nuestros amigos del cielo, las aves, no son “cabezas de chorlito”. Ahora, Science destaca dos investigaciones que demostrarían que estas especies tienen una inteligencia asombrosa. uno de ellos revela que el cerebro aviar se parece al neocórtex humano, implicado en funciones cerebrales inteligentes como generación de órdenes motoras, control espacial, percepción sensorial, pensamiento consciente y el propio lenguaje.  El otro muestra que los cuervos podrían ser más conscientes de su propia existencia que lo que se creía, e incluso pueden ser capaces de tener algún tipo de pensamiento consciente.

En la línea de la admiración humana por las aves, otra investigación de la Universidad de Viena (Austria) en cuervos, conejas y urracas han observado una inesperada generosidad y altruismo en estas aves, especialmente aquellas que se muestran altamente tolerantes y cooperan para criar.

diciembre 31/2020 (SINC)

Las investigadoras Jennifer Doudna, de la Universidad de California, Berkeley, y Emmanuelle Charpentier, de la Unidad Max Planck para la Ciencia de los Patógenos, han hecho historia al recibir el Premio Nobel de Química 2020 por el descubrimiento de CRISPR Cas9, una herramienta con la que se puede editar de forma sencilla y barata el ADN de cualquier organismo.

Tan solo han pasado ocho años desde que estas científicas publicaran en Science su estudio sobre esta tecnología de corta-pega genético, que promete revolucionar campos como la medicina, la agricultura, la ganadería y también la investigación básica. Pero yendo de las expectativas generadas a lo concreto: ¿qué es lo que se ha logrado ya en estos campos con herramientas CRISPR?

En SINC hemos hecho un repaso sobre cómo van avanzado las distintas aplicaciones.

Más de 40 ensayos clínicos, ningún medicamento aprobado

Lluís Montoliu, investigador del Centro Nacional de Biotecnología (CNB) cuenta a SINC que actualmente “se están llevando a cabo 41 ensayos clínicos en el mundo que utilizan estas tijeras genéticas en desarrollos terapéuticos para tratar distintos tipos de cáncer, enfermedades de la sangre y ceguera congénita.

Pero estamos hablando de ensayos, “hay que aclarar que aún hay ningún medicamento basado en tecnología CRISPR aprobado aún por ninguna agencia reguladora”, recalca Montoliu.

Terapias contra el cáncer y las enfermedades de la sangre

El tratamiento del cáncer es una de las áreas en la que se hay más esperanzas depositadas. Uno de los avances más sonados se conoció a comienzos de este año. Un equipo del Centro de Cáncer Abramson de la Universidad de Pensilvania (Estados Unidos) demostró que las células inmunitarias editadas con CRISPR Cas9 de tres pacientes con tumores avanzados pudieron persistir, prosperar y funcionar meses después de haberlas recibido.

Tal y como comenta a SINC Pablo Alcón, investigador en el (MRC) Laboratory of Molecular Biology,  la técnica de este equipo “es una de las más prometedoras en este momento en cáncer. Se hace x vivo, es decir, se sacan las células T, se edita su ADN con CRISPR Cas9 para reprogramarlas y se vuelven a introducir en el cuerpo”, explica.

El objetivo del estudio, publicado en Science, era mostrar que “la edición de células inmunitarias para atacar tumores con esta herramienta era segura y duradera en humanos, lo cual hasta ese momento había sido incierto”, según señaló Carl June, profesor de Inmunoterapia de la universidad estadounidense y líder del trabajo.

La edición de células inmunitarias para atacar tumores con Cas9 mostró ser segura y duradera en humanos en un estudio este año. Es un gran avance, pero aún es un ensayo en fase I

El avance es importante ya que ha demostrado seguridad al usar las células editadas en el cuerpo de los pacientes, pero es solo la fase I, por lo que aún le queda un largo camino que recorrer hasta tener la posibilidad de convertirse un tratamiento aprobado.

Alcón señala que también CRISPR Cas9 puede ser eficaz para corregir dolencias, como la anemia de células falciformes,  “una enfermedad de las células sanguíneas, donde un único gen defectuoso –en este caso una letra– es responsable de la enfermedad”.

De hecho, varios participantes con esta enfermedad sanguínea, y con otra relacionada, la beta talasemia, han logrado curarse con un tratamiento que usa Cas9 y ya no necesitan transfusiones. El estudio, llevado a cabo por instituciones deEstados Unidos y Europa, continúa reclutando voluntarios.

Sin embargo, de nuevo, “los resultados se enmarcan dentro de un ensayo. Es un tratamiento que aún no está aprobado”, insiste Montoliu.

El uso de las herramientas CRISPR en terapias aún tiene muchos desafíos por superar debido a la gran cantidad de incógnitas sobre los riesgos. Entre las preocupaciones, “los posibles efectos off target y las reacciones inmunitarias a la herramienta de edición genética al usarla en nuestros cuerpos”, dice Pablo Alcón.

Diagnóstico de coronavirus

En plena pandemia del coronavirus, la tecnología CRISPR también se está incluyendo en nuevos métodos de diagnóstico, como el test CARMEN desarrollado por investigadores del Broad Institute.

Se trata de un sistema que utiliza la nucleasa Cas13a para la detección simultánea de centenares de virus distintos en un número limitado de muestras clínicas, o la de un solo virus, por ejemplo, el SARS-CoV-2, en más de mil muestras clínicas.

Una versión simplificada de este test, conocida como SHERLOCK  y desarrollada por Feng Zhang (rival de Doudna), usa la nucleasa Cas12b para detectar el coronavirus en una sola muestra. «Este test ha recibido la autorización de emergencia por parte de la FDA [Âdministración de Alimentos y Medicamentos] en EE UU”, según Montoliu.

Además, Jennifer Doudna acaba de proponer otro sistema alternativo, basado en Cas13a, que permitirá detectar el coronavirus en apenas cinco minutos.

Aún no hay mosquitos CRISPR sueltos

Entre las aplicaciones destacadas de Cas9 se encuentra su uso para la modificación de mosquitos transmisores de enfermedades como el paludismo, el zika, la fiebre amarilla y el dengue, mediante el sistema de impulso génico que distribuye rápidamente un gen letal para uno o los dos sexos y reduce el número de mosquitos en un área determinada.

CRISPR Cas9 se usa para modificar en laboratorio mosquitos transmisores de enfermedades como la malaria, el dengue o el zika. Doudna pide regulación y un mayor conocimiento sobre los efectos que tendría su suelta en el medio ambiente

Aún no hay mosquitos sueltos en el medio ambiente modificados con CRISPR. Sin embargo, tal y como señalaba a Nature el investigador de Imperial College Andrea Crisanti, uno de los líderes mundiales en este ámbito, la tecnología podría estar lista en unos dos años.

Crisanti colabora con Target Malaria, un consorcio internacional de investigación sin fines de lucro que trata de utilizar mosquitos editados con la técnica de gene drive para el control de la malaria en África.

Jennifer Doudna comentó en una entrevista con SINC,  que era necesario utilizar esta aplicación con cautela. “El uso del gene drive para crear mosquitos que sean incapaces de propagar enfermedades, como el paludismo, puede ser muy importante para detener esta plaga, pero también tener un impacto ambiental. Así que necesitamos un mayor conocimiento sobre el poder de esta herramienta y la mejor manera de regularla”, señalaba.

Edición de embriones humanos

Más que cautela es lo que los expertos consideran que hay que aplicar en otros posibles usos de CRISPR Cas9. Los más polémicos incluyen la manipulación de embriones humanos y el diseño de bebés a la carta, como los que creó el genetista chino He Jiankui en 2018, que desembocó en un gran escándalo y en la petición de una moratoria para este tipo de experimentos.

Sin embargo, en lo que se refiere a la edición de embriones humanos con estas herramientas con el fin de ayudar a eliminar las enfermedades congénitas, el debate sigue aún abierto y los expertos en genética y ética piden ante todo una regulación estricta.

Nuevos cultivos

Otra área en la que hay también muchas expectativas es en la agricultura y la biología vegetal. CRISPR Cas9 ya se está usando, por ejemplo, para crear nuevos cultivos y mejorar los existentes. “La tecnología permite eliminar plagas, aumentar la eficiencia de los nutrientes y hacer a las plantas más resistentes a la sequía”, dice Montoliu.

Empresas como DuPont, Monsanto (ahora propiedad de Bayer) y BASF , ya han licenciado Cas9 para su uso en el desarrollo de nuevos cultivos y semillas, asegura el biólogo del CNB.

Un proyecto ya muy avanzado es el de un grupo de investigadores del Cold Spring Harbor Laboratory (Estados Unidos) que ha creado una variedad de tomate con CRISPR Cas9 que ya está lista para salir al mercado, a falta de su aprobación por la FDA.

Las características que han conseguido son plantas compactas con arbustos menos extendidos, frutos más grandes que puedan madurar al mismo tiempo, niveles más altos de vitamina C, resistencia a la enfermedad de la mancha bacteriana, frutos que se mantengan mejor adheridos al tallo, resistencia a la sal, etc., según los autores del trabajo. El desarrollo usando la tecnología CRISPR ha sido de tres años en comparación con los 10 de enfoques anteriores de ingeniería genética.

Una variedad de tomate editada con Cas9, desarrollada en Estados Unidos, está lista para salir al mercado a falta de su aprobación por la FDA

Montoliu cuenta que en España “hay muy buenos grupos que están aplicando CRISPR Cas9 en biotecnología vegetal. Uno de los ejemplos más destacados es el desarrollo de un tipo de trigo con bajo contenido en gluten, apto para celíacos, de Francisco Barro, investigador del Instituto de Agricultura Sostenible del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en Córdoba”.

Las normativa europea que decidió equiparar en 2018 a los organismos vegetales modificados con CRISPR con los transgénicos, ha hecho que Barro no pueda comercializar su producto en Europa y se lo haya tenido que ceder a empresas estadounidenses, dice Montoliu.

“Desafortunadamente –recalca– con la legislación de la UE, las aplicaciones en agrobiología tendrán lugar fuera de Europa. Se dará la paradoja de que al final en vez de producir estos productos vegetales editados con tecnología CRISPR los tendremos que comprar fuera, como ahora hacemos con la soja transgénica, que no la podemos producir aquí, pero sí adquirir fuera”.

 Modelos animales de laboratorio

Uno de los mayores impactos de la tecnología CRISPR es el que está teniendo en la investigación fundamental. “Prácticamente todos los laboratorios de biología y medicina del mundo usan hoy estas herramientas para generar modelos celulares o animales de enfermedades humanas”, asegura Montoliu.

Un ejemplo reciente es el desarrollo de ratones humanizados en el Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO) mediante Cas9, que ya se están usando para probar tratamientos y vacunas españolas contra el SARS-CoV-2.

El equipo de Montoliu en el CNB, por su parte, ha creado modelos de roedor con Cas9 con el objetivo de estudiar el albinismo y el genoma no codificante. La modificación de estos animales con CRISPR es mucho más sencilla, rápida y precisa que con los métodos de modificación previos.

Cerdos limpios de virus para trasplantes

Uno de los avances más sorprendentes en el ámbito de la biotecnología animal ha sido la creación de cerdos editados con CRISPR Cas9 limpios de virus para que sus órganos (hígado, corazón y otros) puedan ser usados en trasplantes a humanos. El estudio, llevado a cabo por investigadores chinos, fue publicado en la revista Science.

También se han empleado estas técnicas de edición genética para hacer que los cerdos sean resistentes a patógenos, como el virus del síndrome respiratorio y reproductor. Y en ganado vacuno, frente a la tuberculosis o al calor, entre otros ejemplos.

Sin embargo, “aún quedan por resolver cuestiones éticas y de seguridad para que estos animales ‘editados’ salgan del ámbito del laboratorio”, opina Montoliu.

Explosión de ‘start-ups’ y el lío de las patentes

Todas las expectativas de negocio que se están generando en torno a la tecnología de corta-pega genético “han hecho que haya habido una explosión de start-ups, centradas en las aplicaciones de CRISPR, principalmente en EE UU”, dice a SINC Guillermo Montoya, investigador de la Novo Nordisk Foundation Center for Protein Research, en la Universidad de Copenhague

En este sentido, el negocio en torno a CRISPR Cas9 en los campos de la biotecnología y la medicina, según Forbes, podría superar los 30 000 millones de dólares (unos 25.500 millones de euros) en 2030.

En Europa es un fenómeno menos habitual, por el momento, aunque el propio Montoya ha creado una empresa llamada TwelveBIO. Su objetivo, dice, “es mejorar la tecnología CRISPR aplicada al diagnóstico y tratamiento de enfermedades”.

El investigador señala que su firma, creada a finales de 2019, “es una spin off de la Universidad de Copenhague, que está centrada en las posibles aplicaciones en diagnóstico y tratamiento CRISPR Cas12” –otro bisturí molecular menos conocido que Cas9– que, en su opinión, “tiene un gran potencial para la identificación de biomarcadores, como patógenos y mutaciones de cáncer en muestras de pacientes clínicos”.

El negocio en torno a CRISPR Cas9 en los campos de la biotecnología y la medicina, según Forbes, podría superar los 30 000 millones de dólares en 2030

Las grandes farmacéuticas no han querido perder la oportunidad de entrar en este negocio. Por ejemplo, Bayer y CRISPR Therapeutics, la compañía fundada por Charpentier, han creado una joint venture, llamada Casebia Therapeutics, con el objetivo de desarrollar nuevos tratamientos para enfermedades oculares, de la sangre y autoinmunes usando CRISPR Cas9.

Otros gigantes, como GSK, Celgene, Novartis, Regeneron Pharmaceuticals y Allergan, también han forjado alianzas, a través de joint ventures y participaciones, con firmas especialistas en tecnología CRISPR, entre ellas, la mencionada CRISPR Therapeutics, Intellia y Editas, tras las cuales se encuentran los pioneros de CRISPR Cas9.

Montoliu señala que “las relaciones, uniones, fusiones, acuerdos entre empresas en el universo CRISPR son complejas y variadas y se ven lastradas en ocasiones por la guerra de patentes en torno a la herramienta Cas9”, cuya propiedad intelectual continúan disputándose los equipos de Feng Zhang, del Broad Institute, y de Jennifer Doudna, en la Universidad de California, Berkeley.

El biólogo molecular explica que “el uso de la tecnología Cas9 con fines comerciales, industriales, clínicos, en agricultura, ganadería, diagnóstico, y ootras. exige formalizar una licencia no exclusiva de uso con los titulares de la patente, que tienen sus derechos reconocidos. La Oficina de Patentes estadounidense ha favorecido al Broad Institute, en tanto que la europea ha reconocido la patente de la UC Berkeley”.

Por ello, “cualquier empresa que quiera entrar a usar estas herramientas deberá formalizar no uno, sino dos acuerdos no exclusivos con estos dos grupos, lo cual complica todo bastante”, señala.

Una tecnología de Nobel que empezó en las salinas de Alicante

Conviene no olvidar que las herramientas CRISPR de las que se espera tanto y en ámbitos tan distintos tienen su origen en una investigación del español Francisco Mojica, de la Universidad de Alicante. Él fue quien introdujo el término CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente espaciadas) y describió en los años 90 las secuencias repetidas CRISPR en arqueas de las salinas de Santa Pola.

“No habría CRISPR sin Francisco Mojica”, destaca en un artículo la revista Nature la misma que en 2003 rechazó el estudio del microbiólogo español donde presentaba sus descubrimientos.

Según comentaba Doudna en su entrevista con SINC, la investigación de Mojica fue una de las razones por las que su laboratorio empezó a trabajar en CRISPR. “Publicó un trabajo que mostraba que en las bacterias hay una secuencia en el ADN, que él denominó por primera vez CRISPR, que almacena una especie de memoria genética de pasadas infecciones víricas. Fue la primera evidencia de que las bacterias podrían tener un sistema inmunitario adaptado”, reconocía la premio Nobel.

octubre 29/2020 (SINC)

Desde hace ya bastantes años son muy raros los premios Nobel de ciencias en solitario. La mayoría de ellos son compartidos por dos o tres personas, en casi todos los casos hombres y muy de vez en cuando dos hombres y una mujer. Así que la fotografía de los premios de ciencia más importantes del mundo es esa: dos o tres varones o, alguna que otra vez, dos varones y una mujer.

Miles de investigadoras colaboran entre ellas para que avance el conocimiento

El hecho de que sean varias personas las que comparten la fotografía es un reflejo de la forma en la que se hace la ciencia en la actualidad: la colaboración. Pero esas fotografías que se publicaban año tras año no reflejaban otra realidad que este 2020 sí podemos ver en el galardón de química: una enorme cantidad de los grupos que hacen ciencia están integrados y liderados por científicas.

Miles de investigadoras de todos los países del mundo colaboran entre ellas para que avance el conocimiento. Pero eso no lo hemos visto en las fotografías de los premiados en el Nobel hasta que este 2020 Charpentier y Doudna han puesto cara a una realidad que la Real Academia de Ciencias de Suecia ha tardado en ver.

La microbióloga precaria y revolucionaria

Emmanuelle Charpentier (Juvisy-sur-Orge, Francia, 1968), microbióloga de formación, fue quien empezó con el trabajo que les ha llevado hasta el Nobel. Fue una investigadora en precario que tardó muchos años en tener un laboratorio propio pero no se dio por vencida. Tras dos becas posdoctorales en Nueva York, ambas bajo la dirección de dos investigadoras, volvió a Europa y recaló en Viena a principios de los 2000. Allí se empezó a interesar por CRISPR.

Tenía una idea revolucionaria y casi herética para la ciencia convencional sobre cómo podría funcionar este sistema. Para demostrarlo necesitaba que alguno de sus estudiantes de doctorado realizara ciertos experimentos porque ella no tenía ayudantes de laboratorio. Pero sus doctorandos no aceptaron entrar en el camino que les mostraba Charpentier, que solo logró que una de sus estudiantes de máster los realizara.

Poco después dejó su puesto en Viena y se trasladó a Umea (Suecia) y en 2011 publica en la prestigiosa revista Nature, un artículo revolucionario que demostraba cómo dos moléculas de RNA interaccionaban para hacer funcionar el sistema antiviral de las bacterias. La primera firmante era la humilde estudiante de máster.

Puerto Rico las unió

Ese mismo año conoció en un Congreso en Puerto Rico a Jennifer Doudna (Washington D.C., Estados Unidos, 1964), reputada bióloga estructural que trabaja precisamente con RNA. A partir de ahí empezaron a colaborar y solo un año después publicaron juntas en Science, un trabajo que va más allá de la ciencia básica y que fue el inicio de su camino hasta el Nobel: una endonucleasa programable por RNA en la inmunidad bacteriana.

En todo este trabajo la palabra clave era “programable” porque en él demostraron que se podía usar este sistema para introducir cambios muy específicos en cualquier sitio de un genoma con una elegante simplicidad. Charpentier y Doudna acordaron firmar el papel con relevancia equivalente. Les fue fácil ponerse de acuerdo. Y menos de un año después ya había cientos de laboratorios aplicando su método.

Desde entonces les han llovido los premios (en España, el Princesa de Asturias y el Fronteras de la Fundación BBVA, que nos han brindado refrescantes fotografías que, por una vez, no protagonizan chaquetas y corbatas) y continúan investigando y descubriendo cosas nuevas. Su trabajo es un gran ejemplo de cómo la curiosidad científica, sin ninguna intención de aplicación, puede terminar encontrando utilidades enormemente importantes. En esta curiosidad caben ideas locas, que muchas veces quedan en eso pero que, en otras, como en este caso las de Charpentier, sirven para descubrir lo que ocurre de verdad y abren caminos insospechados a la ciencia y a sus aplicaciones.

En realidad, toda esta historia se remonta a un español, Francisco Mojica, microbiólogo de la Universidad de Alicante, que en 1993 publico su descubrimiento de las secuencias CRISPR (sí, fue Francis Mojica quien les dio este nombre) en bacterias de las salinas de Santa Pola. También fue el primero que, en 2005, sugiere en una publicación que se trataba de un sistema inmunitario bacteriano. Aunque ambos trabajos son la base de todo, le costó muchísimo publicarlos. Nadie se lo creía, como le pasó a Charpentier con sus doctorandos.

También es un ejemplo de lo fructíferas que son las colaboraciones entre personas con diferentes especialidades o intereses científicos. Dos investigadoras se encuentran en un congreso, hablan, se entienden, se ponen a trabajar juntas… y cambian el mundo. Enhorabuena, Charpentier y Doudna.

octubre 11/2020 (SINC)

Nota:

CRISPR es una familia de secuencias de ADN que se encuentran en los genomas de organismos procarióticos como bacterias y arqueas. Estas secuencias se derivan de fragmentos de ADN de bacteriófagos que previamente habían infectado al procariota.

El acrónimo CRISPR es el nombre de unas secuencias repetitivas presentes en el ADN de las bacterias, que funcionan como autovacunas. Contienen el material genético de los virus que han atacado a las bacterias en el pasado, por eso permiten reconocer si se repite la infección y defenderse ante ella cortando el ADN de los invasores.

La tecnología CRISPR/Cas9 es una herramienta molecular utilizada para “editar” o “corregir” el genoma de cualquier célula. Eso incluye, claro está, a las células humanas.

CRISPR: son las siglas de una nueva técnica de edición genética que está revolucionando la biología. Las investigaciones se suceden vertiginosamente, pero ¿es tan importante como se dice? ¿Cuáles son sus aplicaciones? ¿Puede usarse ya para tratar alguna enfermedad?

¿Qué es CRISPR?

El acrónimo CRISPR es el nombre de unas secuencias repetitivas presentes en el ADN de las bacterias, que funcionan como autovacunas. Contienen el material genético de los virus que han atacado a las bacterias en el pasado, por eso permiten reconocer si se repite la infección y defenderse ante ella cortando el ADN de los invasores.

Los científicos han aprendido a utilizar la herramienta CRISPR fuera de las bacterias para cortar y pegar trozos de material genético en cualquier célula. El poder de estas tijeras moleculares es inmenso. Por eso, fue considerado el mayor avance científico del año 2015. Justamente por ello, sus propias creadoras advierten que debemos controlar su uso.

¿Cómo funciona?

En resumen, CRISPR utiliza unas guías y una proteína (Cas9) para dirigirse a zonas elegidas del ADN y cortar. A partir de ahí, se pueden pegar los extremos cortados e inactivar el gen, o introducir moldes de ADN, lo que permite editar sus ‘letras’ a voluntad.

“CRISPR es una de las tecnologías más robustas que nunca se han descrito en biología”, comenta Lluís Montoliu, investigador del Centro Nacional de Biotecnología del CSIC y uno de los referentes sobre CRISPR en España. “Además, es sencilla y barata, y no se necesitan equipos especiales para aplicarla”. Las anteriores técnicas de edición genética eran mucho más laboriosas, impredecibles y costosas.

¿Quiénes lo han inventado?

Su función fue predicha por el microbiólogo ilicitano Francis Mojica en el año 2005. En los años siguientes, varios equipos de científicos desentrañaron su mecanismo y, entre 2012 y 2013, los equipos de Jennifer Doudna, Emmanuelle Charpentier y Feng Zhang, entre otros, lo aprovecharon para desarrollar una herramienta sencilla, versátil y potentísima para editar el ADN de cualquier tipo de célula.

¿Cuáles son sus aplicaciones?

Puede aplicarse en casi cualquier situación en que se desee modificar la secuencia de ADN. Está siendo muy útil en investigación básica para generar modelos de enfermedades que antes apenas se podían estudiar, así como para estudiar nuevas dianas y fármacos.

También está permitiendo producir con mayor seguridad plantas transgénicas, lo que lleva a conflictos legales, ya que en realidad no se introduce ningún gen, sino que se modifica uno ya existente. En Estados Unidos, donde no se someten a una regulación especial, ya se venden cultivos editados, como champiñones que se conservan durante más tiempo. La Unión Europea no se ha pronunciado al respecto. “Solamente Suecia ha determinado que los organismos editados con CRISPR no son organismos modificados genéticamente”, matiza Montoliu.

CRISPR permite llevar a cabo también proyectos de impulso genético en los que un gen modificado se hereda con una probabilidad casi del 100%, lo que modifica poblaciones enteras en apenas unas generaciones. Existen ideas de llevarlos a cabo para alterar los mosquitos transmisores del paludismo, ya sea infertilizándolos o haciendo que actúen contra el parásito. “Se habla muy poco de estos experimentos, pero me parecen poderosísimos y peligrosísimos”, avisa Montoliu. Aunque aún no se han iniciado, estos experimentos supondrían romper la selección natural. Además de riesgos ecológicos, podrían usarse con fines de bioterrorismo o de terrorismo industrial.

Pero seguramente, la aplicación más esperada de CRISPR es en el campo de la medicina, ya que es la gran esperanza para hacer realidad la anhelada terapia génica.

¿Qué enfermedades se intentan tratar con CRISPR?

En principio, las investigaciones se dirigen al tratamiento de enfermedades causadas por alteraciones en un solo gen, aunque otras muchas podrían beneficiarse. Pero todavía no hay ninguna terapia terapia génica con CRISPR aprobada y conviene ser cautos con las expectativas generadas.

Las investigaciones se dirigen al tratamiento de enfermedades causadas por alteraciones en un solo gen, aunque otras muchas podrían beneficiarse

Las enfermedades en las que más se trabaja se manifiestan en sitios accesibles, como el ojo, la sangre y los músculos. Algunos de los ensayos clínicos que se esperan se dirigirán a dolencias graves como la amaurosis congénita de Leber (un tipo de ceguera), la anemia de Fanconi o la distrofia muscular de Duchenne. Sin embargo, los únicos que hay actualmente en marcha están teniendo lugar en China e incluyen pacientes con cáncer sin opciones de tratamiento. Se hace ex­­vivo, sacando las células, modificándolas y volviéndolas a inyectar.

¿Implica riesgos para la salud?

Sí. “El nivel de incertidumbre es todavía muy elevado”, advierte Montoliu. “Dado el nivel de incertidumbre, debemos aplicar lo que se suele decir en los comités de ética: ir caso a caso y paso a paso”, añade. Es decir, valorar individualmente el riesgo-beneficio de una técnica aún muy incipiente.

“Existen dos problemas. Uno es el de los efectos off-target, cortes que se producen en zonas del ADN no deseadas. Este lo podemos controlar. Pero existen también efectos on-target, alteraciones en el mismo lugar que queremos editar, y que pueden dar lugar a mutaciones peligrosas, incluso más perjudiciales que las que pretendemos eliminar. Todavía no sabemos controlar bien los mecanismos de reparación de la célula”.

Otro problema es hacer llegar los componentes de la técnica hasta las células. Actualmente lo más usado son un tipo de virus muy poco peligrosos que los transportan e introducen sin insertarse en el ADN. Pero hay numerosas investigaciones para hacerlo mediante nanotecnología, “que podría ser más eficaz y específica”, apunta Montoliu. De momento, la eficacia es limitada.

¿Podría usarse en embriones?

De la misma forma que CRISPR puede modificar células adultas, lo puede hacer con los gametos o con las células embrionarias. De esta forma se podría corregir una alteración genética y su enfermedad en todas las células futuras del individuo y sus descendientes, aunque sería más difícil hacerlo con otros trastornos, como el síndrome de Down, que afecta a un cromosoma entero. “Se ha hecho en cuatro ocasiones en China y una en Estados Unidos”, comenta Montoliu. Pero en algunos de esos experimentos aparecieron bastantes errores, y los resultados de este último están en revisión.

¿Puede evitar enfermedades o aumentar capacidades?

No es descartable. Existen variantes de un gen —el llamado apoE— que se relacionan con distintas probabilidades de desarrollar la enfermedad de Alzhéimer. Pero la variante más protectora parece incrementar, en contrapartida, el riesgo cardiovascular. Mucho más complicado y lejano aún sería aumentar capacidades como la inteligencia. Apenas se conoce su genética, más allá de que depende de un conglomerado e interacción de numerosos genes. En cualquier caso, según Montoliu, “está lejos de poder justificarse en ambos casos. Conduciría a problemas de eugenesia, asuntos que se sabe cómo pueden comenzar, pero no cómo terminan”.

Pensar en estos términos podría dar al traste con los beneficios reales de la técnica. “Hoy mismo existen millones de personas con enfermedades raras que están expulsadas de los sistemas de salud. Es éticamente irresponsable pensar en embriones, en personas que no existen, antes que en ellas”, explica el investigador.

¿Quiénes serán los primeros beneficiados?

Montoliu tiene claro que las primeras aplicaciones de CRISPR tendrán lugar en adultos y considera “un error tratar de modificar embriones, porque no hay ninguna necesidad ni médica ni biológica para hacerlo. No está justificado ni ética ni técnicamente”. La inmensa mayoría de los errores que pueden corregirse se evitan seleccionando los embriones sanos mediante diagnóstico preimplantacional.

Todavía no tenemos el control necesario sobre CRISPR para utilizarlo en personas de manera eficaz y segura

¿Es legal la modificación genética de embriones?

Actualmente, ningún país tiene previsto permitir el nacimiento de niños modificados genéticamente. Sin embargo, existen discrepancias sobre su uso en investigación. El Convenio de Oviedo firmado en 1997 lo prohibía, pero “países como China, Japón, el Reino Unido y Estados Unidos no lo firmaron”, detalla Montoliu. En España no está permitido. El investigador reconoce que es difícil poner puertas al campo, pero avisa de que “hacen falta unas normas que debemos darnos entre todos”. Para ello, deberían intensificarse reuniones de comités éticos internacionales donde “no solo hay científicos, también personas de muchos otros ámbitos de la sociedad”.

Ya se puede modificar ARN, en lugar de ADN. ¿Qué significa?

El ADN contiene la información para fabricar proteínas, pero para ello debe transcribirse primero en forma de ARN. El equipo de Feng Zhang –uno de los impulsores de la técnica CRISPR– ha conseguido modificar de forma bastante fiable una de las letras del ARN sin necesidad de producir un corte. Esto abre nuevas puertas, ya que los cambios no serían permanentes como en el caso del ADN. “Disminuiría los conflictos éticos, pero, sobre todo, permitiría hacer tratamientos temporales y reversibles”, asegura Montoliu. “Aunque aún está por ver su fiabilidad exacta, podría ser una revolución”.

Hay una lucha por la patente entre las instituciones donde se desarrolló la técnica. ¿Está frenando esta contienda las investigaciones?

“Indudablemente”, afirma Montoliu. “La inseguridad jurídica está dificultando el clima necesario para que las empresas asuman y financien el riesgo que supone una investigación de este tipo”. Al menos, la investigación más básica y académica puede continuar sin problemas, ya que la patente solo actúa si es con fines comerciales.

¿Están justificadas las esperanzas sobre CRISPR?

“Sí”, asegura Montoliu. “No voy a decir que pueda usarse de aquí a cinco años, pero la investigación avanza muy rápidamente”. Aun así, alerta de los riesgos: “Todavía no tenemos el control necesario sobre ella para utilizarla en la clínica, necesitamos que sea suficientemente eficaz y segura. Si nos precipitamos y surgen problemas, puede aparecer un rechazo en la sociedad que nos impida desarrollarla”.

octubre 07/2020 (SINC)

Nota: Este reportaje ha sido publicado en 2017, se decide republicar debido a su importancia y vigencia actual.

Un equipo liderado por el biólogo molecular español Guillermo Montoya en la Novo Nordisk Foundation Center for Protein Research, en la Universidad de Copenhague, ha logrado determinar y analizar la estructura atómica del sistema CRISPR más complejo y de mayor tamaño conocido hasta ahora.

El sistema, descrito en un estudio que se publica en la revista Molecular Cell, se denomina Cmr-β y pertenece al subgrupo CRISPR Cas tipo III-B. Los investigadores han utilizado una tecnología avanzada de criomicroscopía electrónica (CryoEM) para mapearlo.

CRIPSPR Cas Cmr-β puede , entre otras cosas, “eliminar el ARN del invasor específicamente y el ADN y ARN de una sola hebra de manera inespecífica, por lo tanto, funciona como una trituradora de ácidos nucleicos”, dice Montoya

«Hemos resuelto el mayor y más complicado sistema CRISPR Cas visto hasta ahora que elimina el material genético de virus bacterianos u otro tipo de invasores. Gracias a esta información, hemos logrado entender cómo funciona a nivel molecular», dice Montoya a SINC.

El investigador aclara que “será muy difícil que este complejo proteico pueda ser usado para la edición de genes como se hace con las famosas tijeras moleculares CRISPR Cas9, debido a su complejidad y a su tamaño, ya que es alrededor de cinco veces mayor”.

Sin embargo, opina que en el futuro este sistema “podría ser clave para entender la respuesta inmunitaria de las bacterias y tener aplicación en la lucha contra la resistencia a los antibióticos”.

Lucha contra los fagos invasores

CRISPR se encuentra en organismos procariotas (bacterias y arqueobacterias) y está involucrado en su sistema inmunitario, donde tiene una función clave en la constante lucha contra los fagos invasores, virus específicos de bacterias.

Según Montoya, CRISPR Cas Cmr-β puede tener además potencial terapéutico. En el futuro, podríamos ser capaces de utilizarlo para el diagnóstico de problemas de salud que hasta el momento se nos escapaban. Ahora, nuestro objetivo es buscar una aplicación para este sistema», destaca el investigador.

En el nuevo estudio, Montoya y su equipo han investigado los mecanismos detrás de la respuesta inmunitaria de Cmr-β contra estos fagos y cómo se regula.

Nuestros hallazgos destacan las diversas estrategias de defensa de la familia CRISPR de tipo III. También hemos identificado una subunidad única llamada Cmr7, que parece controlar la actividad del complejo proteico, y creemos además que puede defenderse contra posibles proteínas virales anti-CRISPR, detalla Nicholas Heelund Sofos, coautor del estudio.

Una empresa para mejorar el diagnóstico y el tratamiento con CRISPR

Guillermo Montoya, junto con Stefano Stella, uno de los investigadores de su equipo, han creado empresa llamada TwelveBIO. Su objetivo, dicen a SINC, es mejorar la tecnología CRISPR aplicada al diagnóstico y tratamiento de enfermedades.

La nueva compañía, creada a finales de 2019, es un spin off de la Universidad de Copenhague y ha recibido subvenciones de fundaciones danesas de cerca de 500 000 euros para su puesta en marcha.

Montoya explica que la firma está ahora mismo centrada en las posibles aplicaciones en diagnóstico y tratamiento de las tijeras moleculares de edición genética CRISPR-Cas12, que “tiene un gran potencial para la identificación de biomarcadores, como patógenos y mutaciones de cáncer en muestras de pacientes clínicos”, señala.

Por su parte, Stefano Stella indica que “Cas12a es la herramienta de edición de próxima generación, gracias a su mayor especificidad en comparación con la proteína Cas9, que fue la primera enzima CRISPR descubierta en 2012″.

agosto 24/2020 (SINC)

Referencia:

Sofos N. , Feng M., Stella S., Pape T., Fuglsang A., Lin J., Huang Q., Yingjun L, She Q., Montoya G.. “Structures of the Cmr-β Complex Reveal the Regulation of the Immunity Mechanism of Type III-B CRISPR-Cas”. Molecular Cell . 2020.

Los resultados del estudio publicado en Science son preliminares, pero podrían servir para desarrollar herramientas de edición genética más eficaces.

El mundo microbiológico también tiene sus leones y hienas. Como en los documentales de naturaleza, existe una lucha encarnizada por la supervivencia en forma de carrera armamentística evolutiva. Un estudio publicado en la revista Science revela que una de las piezas de esta intricada competición microscópica podría ser aprovechada para la edición genética.

La importancia de esta enzima reside en su tamaño ultracompacto, la mitad en comparación con Cas9, una de las más utilizadas en biotecnología

Las secuencias CRISPR han saltado a la fama por su uso en herramientas de edición genética, pero la función original que desempeñan en la naturaleza es mucho más humilde. Estas repeticiones en el genoma de bacterias y arqueas contienen el material genético de sus enemigos, los virus bacteriófagos. Gracias a ellas pueden detectarlos y eliminarlos mediante una proteína nucleasa asociada a estas repeticiones, Cas, que los corta en pedazos. En otras palabras, las secuencias CRISPR son un sistema de defensa contra invasores.

Ahora, el equipo de la bioquímica estadounidense Jennifer Doudna, catedrática de Química y Biología Molecular de la Universidad de California en Berkeley, Estados Unidos, ha encontrado un nuevo ejemplo allí donde menos cabría esperar: 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 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 asegura que la importancia de esta enzima reside en su tamaño ultracompacto, “la mitad en comparación con Cas9”, una de las más utilizadas en biotecnología. Su colega Patrick Pausch añade que CasΦ es “fascinante” porque puede llevar a cabo las dos funciones de una nucleasa con tan solo 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, lo que puede aprovecharse, según los autores, 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 utilizan provienen de bacterias patógenas para el ser humano, por lo que la gente tiene anticuerpos contra ellas y la terapia es rechazada”. Puesto que los fagos que contienen la nueva nucleasa solo infectan bacterias, los investigadores confían en que esta 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”. En su opinión, el pequeño tamaño puede ser una ventaja o un inconveniente: “Veremos cuán versátil es [CasΦ], porque igual al usarlas nos damos cuenta de que no son tan útiles ni están preparadas para ser tan específicas.

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.

A pesar de esto, Montoliu destaca el “pequeño tamaño y maleabilidad” de la nucleasa. Un problema que tenemos con la Cas9 es que es tan grande que no caben los vectores que se usan para terapia génica, asegura. Al-Shayeb no cree que existan estas limitaciones con CasΦ y espera que dé lugar a herramientas más versátiles.

¿Qué hace un virus con un antivirus? 

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. Sin embargo, los virus descritos por el equipo de Doudna van 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.

En otras palabras, han incorporado un sistema que “corta y trocea a otros fagos” que hayan tenido “la osadía” de entrar en la misma víctima. Todo en aras de replicarse con mayor efectividad sin que el mayor tamaño de estos Biggiephages juegue en su contra frente a rivales “más pequeños y eficaces”.

Los sistemas CRISPR bacterianos suelen ser versátiles. La ristra de repeticiones no son más que fragmentos de virus contra los que se ha enfrentado la bacteria en el pasado y que ahora generan guías para detectarlos y trocearlos, resume Montoliu. Hay un sistema inicial de captura que atrapa ese fragmento del nuevo virus y lo incorpora.

Los Biggiephages han olvidado la versatilidad del sistema CRISPR robado y han decidido dejar de actualizar su antivirus. “Es un sistema ultracompacto porque solo tiene la nucleasa y las repeticiones que codifican las guías. No tiene el sistema de captación de nuevas repeticiones”. En español: estos fagos solo pueden vencer metiendo la tijera a unos pocos rivales, aquellos más frecuentes en las bacterias que infectan. Una limitación que le basta y sobra para imponerse.

Montoliu teme que esto 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 enfrentando más fagos parecidos, pero sería un desastre [desde el punto de vista biotecnológico] donde necesitamos especifidad”.

Metagenómica a la caza de nuevas CRISPR 

Fue el español Francis Mojica quien descubrió en 1993 las secuencias CRISPR, aunque por entonces su función era desconocida. Hubo que esperar hasta 2012 para que las investigadoras Emmanuelle Charpentier y Jennifer Doudna sentaran las bases de la herramienta genética de corta y pega, que hoy conocemos.

Existe un número desconocido de sistemas CRISPR en la naturaleza, pero las expectativas por su potencial iniciaron una ‘fiebre del oro‘ por encontrar alternativas más útiles y específicas. Pronto 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.

¿Y si el sistema CRISPR perfecto se encuentra en esa mayoría de microorganismos que no hemos atrapado?

Es la pregunta que se hicieron equipos como el de Jennifer Doudna. La solución se encuentra en el campo de la metagenómica: en vez de hacer cultivos tradicionales, se secuencian genomas de muestras medioambientales obtenidas en ocasiones de sitios tan recónditos como el interior de un pez de la fosa de las Marianas.

Es como hacer diez puzles a la vez con las piezas en la mesa. Se da de comer a una máquina de secuenciación masiva y empieza a escupir datos que permite asignar qué trocito pertenece a cada puzle, aclara Montoliu. Esto permite descubrir genomas que no se conocían porque sus ‘dueños’ nunca habían sido cultivados. Así se encontraron los Biggiephages. 

El equipo de Doudna, no ha trabajado con el fago, sino con los metagenomas a partir de los cuales han imaginado su existencia, dice Montoliu. “Imaginan que existe porque en una muestra ambiental han encontrado sus secuencias, que luego usan en el laboratorio”. Un virus ‘imaginario‘, que robó un arma a una bacteria para enfrentarse a otros virus y que, ahora, podría servirnos como herramienta de edición genética y diagnóstico.

julio 22/2020 (SINC)

Referencia: 

P. Pausch et al. CRISPR-CasΦ from huge phages is a hypercompact genome editor. Science. 16 de julio de 2020

Sagrario Ortega (Toledo, 1959) lleva al frente de la Unidad de Edición Genómica en Ratón, en el Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO) desde 2002. Su departamento ha sido pionero mundial en el desarrollo de ratones modificados genéticamente para visualizar la formación de metástasis y ha contribuido al descubrimiento de nuevas estrategias terapéuticas para distintos tipos de cáncer.

Ahora, ella y su equipo están centrados en el desarrollo de ratones ‘humanizados’ que se puedan usar en ensayos preclínicos de tratamientos y vacunas contra el coronavirus y en el estudio de la enfermedad y sus consecuencias. Para su puesta en marcha, han recibido financiación del Instituto de Salud Carlos III (ISCIII).

“Generaremos los primeros modelos de ratón que reproduzcan fielmente la infección humana en los que testar nuevos fármacos y estudiar procesos moleculares que nos puedan dar claves para avanzar contra la COVID-19”

¿Puedes explicar qué es un ratón ‘humanizado’ para que la gente lo entienda?

Utilizamos este término para describir ratones que contienen algún componente biológico funcional de origen humano, por ejemplo, unas pocas células, un fragmento de ADN, tejidos, tumores o incluso un sistema inmunitario procedente o idéntico al humano.

¿En qué consiste y en qué fase está el proyecto de generar ratones modificados preclínicos de la COVID-19?

Con este proyecto, generaremos los primeros modelos de ratón que reproduzcan fielmente la infección humana, donde testar nuevos fármacos y estudiar procesos moleculares que nos puedan dar claves para avanzar contra la COVID-19. Se ha iniciado oficialmente en el mes de mayo, aunque ya veníamos trabajando en el diseño de los ratones humanizados para la enfermedad desde marzo.

La producción de ratones modificados genéticamente es un proceso largo que comienza con el montaje de las construcciones genéticas que necesitamos introducir en su genoma. Y esta es la fase en la que estamos ahora. Si todo va bien, los primeros ratones humanizados susceptibles de ser infectados por el virus SARS-CoV-2 nacerán antes de que finalice el verano.

¿Cómo es el proceso de modificación de estos ratones?

Lo que estamos haciendo es introducir en ratones el gen humano que produce la proteína ACE-2 [Enzima que Convierte la Angiotensina-2], que actúa como puerta de entrada para el virus SARS-CoV-2.

“Necesitamos que sus células expresen la versión humana de la proteína ACE-2, puerta de entrada para el virus. Para ello, utilizamos herramientas de edición CRISPR Cas 9”

Aunque los ratones también tienen su propia versión de la ACE-2, esta es lo suficientemente diferente de la proteína humana para que el virus no la reconozca. Así que un ratón no humanizado no puede ser infectado por el SARS-CoV-2. Por lo tanto, si queremos modelar la COVID-19 en ratones, necesitamos que sus células expresen la versión humana de la proteína ACE-2. Para esta modificación, estamos utilizando herramientas de edición CRISPR Cas 9, que nos permiten hacer una edición precisa y dirigida.

¿Qué aportarán estos modelos animales?

El ratón es el modelo animal más ampliamente utilizado en investigación biomédica porque es versátil, económico y muy semejante a los humanos genéticamente. Estos ratones humanizados se utilizarán para estudiar la COVID-19 y para probar la eficacia de vacunas y de fármacos contra el virus a nivel preclínico.

Una vez creados, estarán disponibles para toda la comunidad científica, aunque inicialmente colaboraremos con el grupo de Luis Enjuanes en el Centro Nacional de Biotecnología del CSIC, en Madrid, donde infectaremos a los ratones con el virus SARS-CoV-2.

Vuestro proyecto ha recibido financiación del ISCIII

Sí, el ISCIII nos ha otorgado el 100 % de lo que solicitamos para la realización del proyecto, que es de 80 000 euros. Esta financiación es por un año para crear estos ratones humanizados y hacer su primera validación. Posteriormente, serán necesarias otras fuentes de financiación para seguir trabajando con estos modelos.

“Una vez creados, estarán disponibles para toda la comunidad científica, aunque inicialmente colaboraremos con el grupo de Luis Enjuanes en el CNB, donde infectaremos a los ratones”

¿De qué manera ha contribuido la unidad que diriges en los estudios de cáncer de tu institución?

Nuestra Unidad lleva más de 20 años dedicada a la generación de ratones modificados genéticamente como modelos para el estudio del cáncer, en colaboración con distintos grupos del CNIO. Gracias a estos modelos ha sido posible, entre otros, el descubrimiento de nuevas estrategias terapéuticas para el cáncer de páncreas,  uno de los más letales y para los que no existe ningún tratamiento en la actualidad; y para el de pulmón, que sigue siendo una de las primeras causas de muerte en el mundo.

Hemos sido pioneros en el desarrollo de ratones modificados genéticamente para visualizar la formación de metástasis primero en los ganglios centinelas cercanos al tumor y después en otros órganos, como hígado o pulmón, mediante técnicas de imagen no invasivas que han sido claves para identificar algunos de los mecanismos implicados en este proceso.

Sería imposible llevar a cabo estas investigaciones sobre el cáncer si no dispusiéramos de buenos modelos animales con los que avanzar en el conocimiento de los tumores y evaluar nuevas estrategias terapéuticas antes de pasar a la fase clínica.

“Si algo nos ha enseñado esta pandemia es la importancia de dar apoyo y soporte constante a la investigación básica para estar preparados y poder reaccionar rápidamente cuando se presenta una situación similar”

¿Cómo crees que va a cambiar la ciencia tras esta pandemia? La sensación es de mucha incertidumbre con multitud de anuncios de tratamientos sin eficacia probada o de vacunas con plazos irreales.

Estamos viviendo una situación de emergencia en la que cada día cuenta para encontrar una vacuna o dar con un tratamiento efectivo que salve vidas humanas. Es lógico que en esta situación se aceleren algunos protocolos o se salten algunas fases que, en circunstancias normales, sí se aplicarían al desarrollo de nuevos fármacos o vacunas, siempre salvaguardando los protocolos de seguridad.

Pero creo que si algo nos ha enseñado esta pandemia es la importancia de dar apoyo y soporte constante a la investigación básica para estar preparados y poder reaccionar rápidamente cuando se presenta una situación similar. Si la comunidad científica ha podido avanzar tan rápidamente, abordando desde distintas disciplinas el estudio de esta pandemia, es gracias a la aplicación de los conocimientos y tecnologías previamente desarrolladas durante años de investigación básica sólida.

junio 07/ 2020 (SINC)

Un equipo del Centro de Cáncer Abramson de la Universidad de Pensilvania, Estados Unidos, ha demostrado en un ensayo clínico que las células inmunitarias editadas con CRISPR Cas9 de tres pacientes con cáncer avanzado pueden persistir, prosperar y funcionar meses después de haberlas recibido. Los resultados se han publicado en el último número de la revista Science.

El objetivo era demostrar que la edición de células inmunitarias con CRISPR es segura y duradera en humanos, lo cual hasta ahora había sido incierto.

Aunque ninguno de los pacientes respondió a la terapia, no sufrieron efectos adversos relacionados con el tratamiento. El objetivo del estudio era demostrar que este tipo de edición de células inmunitarias es segura y duradera en humanos.

“Los resultados de este ensayo clínico de fase 1 sugieren que este enfoque de edición genética con CRISPR Cas9 es segura y factible, lo cual hasta ahora había sido incierto”, dicen los autores. “Los hallazgos representan un paso importante hacia el objetivo final de usar la edición genética para ayudar al sistema inmunitario a atacar el cáncer”, agregan.

La publicación de estos nuevos datos es la continuación de un estudio del año pasado en el que el equipo editó con éxito las células inmunitarias de estos pacientes. Los hallazgos fueron dados a conocer en la Reunión Anual de la Sociedad Estadounidense de Hematología en Orlando.

En el nuevo estudio, los investigadores han mostrado cómo los linfocitos T (un tipo de células del sistema inmunitario que eliminan otras células que no son reconocidas como propias del organismo) extraídas de estos pacientes y editadas siguieron atacando a las células tumorales meses después de su fabricación e infusión original.

Ediciones de gran precisión

“Los nuevos datos revelan dos cosas importantes que, hasta donde sabemos, nadie había demostrado antes. En primer lugar, hemos realizado múltiples ediciones exitosas con gran precisión y observado cómo las células editadas resultantes han sobrevivido más tiempo que en estudios previos. En segundo lugar, estas células editadas han mostrado una capacidad sostenida para atacar y matar tumores«, destaca Carl June, líder del equipo y autor senior del estudio.

En el trabajo, los investigadores utilizaron la edición CRISPR Cas9 para eliminar tres genes. Las dos primeras ediciones eliminaron los receptores naturales de una célula T para que pudieran ser re programados para expresar un receptor sintético de la célula T que permite a estas células buscar y destruir tumores. La tercera edición eliminó el PD-1, un punto de control natural que a veces impide a las células T hacer su trabajo

“Hemos realizado múltiples ediciones exitosas de células T con gran precisión y observado cómo han sobrevivido más tiempo que en trabajos previos«, dice Carl June

El análisis de los tres pacientes “ha confirmado que las células producidas contienen las tres ediciones, lo que proporciona una prueba de concepto para este enfoque. Se trata de la primera confirmación de la capacidad de CRISPR Cas9 de apuntar a múltiples genes al mismo tiempo en humanos y constata su potencial para tratar muchas enfermedades«, dice June.

Una vez que los tres genes fueron eliminados, se realizó una cuarta modificación genética usando un lentivirus para insertar el receptor sintético de células T específicas del cáncer, que hace que las células T editadas apunten a un antígeno llamado NY-ESO-1. Los datos publicados anteriormente mostraban que estas células editadas sobrevivían típicamente menos de una semana, pero en el nuevo estudio han demostrado una supervivencia de hasta nueve meses en el cuerpo.

Capacidad antitumoral

Varios meses después de la infusión, los investigadores sacaron más sangre y aislaron las células editadas con CRISPR Cas9 para su estudio. Cuando las analizaron de nuevo en el laboratorio, vieron que aún eran capaces de matar tumores. “El hecho de que estas células editadas conservaran la función antitumoral durante un período de tiempo tan largo después de una sola infusión es muy alentador«, subraya June.

Las células T editadas con CRISPR Cas9 utilizadas en este estudio no son activas por sí mismas y requieren la cooperación de una molécula conocida como HLA-A*02:01, que solo se expresa en un subconjunto de pacientes. Esto significa que los pacientes tuvieron que ser examinados con antelación para asegurarse de que eran compatibles con el enfoque.

“El hecho de que estas células editadas conservaran la función antitumoral durante tanto tiempo, tras una sola infusión, es muy alentador«, destaca June

Los participantes que cumplían los requisitos recibieron otras terapias clínicamente indicadas, mientras esperaban a que sus células fueran procesadas. Después, los tres pacientes recibieron las células editadas en una sola infusión tras un ciclo corto de quimioterapia. El análisis de las muestras de sangre reveló que en los tres participantes las células T editadas se arraigaron y prosperaron. Ninguno de ellos respondió a la nueva terapia, pero tampoco se produjeron efectos secundarios reseñables, insisten los investigadores.

La opinión de Doudna

En un artículo relacionado en el mismo número de Science, Jennifer Doudna, coinventora de CRISPR Cas9, escribe que «estos hallazgos proporcionan una guía para la producción segura y la administración no inmunogénica de células somáticas editadas por genes”.

Sin embargo, Doudna señala que “la gran pregunta que continúa sin respuesta en este estudio es si las células T editadas con CRISPR Cas9 resultan eficaces contra el cáncer avanzado«. Y recuerda que los investigadores de la Universidad de Pensilvania han utilizado los protocolos de edición genética que estaban disponibles en 2016, en los que las células T editadas “eran probablemente menos eficaces que la tecnología de edición actual”.

Producción de células T a la carta para tratar enfermedades

Según comenta el biólogo molecular español Guillermo Montoya, que no participa en este estudio, el trabajo, publicado en Science, “describe cómo linfocitos T, cuyo genoma ha sido editado usando CRISPR Cas9, podrían ser utilizados frente a distintos tipos de cáncer, lo cual es muy buena noticia”, subraya.

Montoya, que es investigador de la Novo Nordisk Foundation Center for Protein Research, en la Universidad de Copenhague, añade que aunque ediciones similares se han llevado ya a cabo con linfocitos T mediante TALENs (otra herramienta de edición genética), el nuevo estudio demuestra que esta aproximación es posible con CRISPR Cas9 de manera rápida y segura.

En su opinión, “uno de los problemas de este tipo de estrategia podría ser que la edición con CRISPR indujera una pérdida de especificidad de los linfocitos T, lo que implicaría un gran riesgo para el paciente, ya que podría ser atacado por su propio sistema inmune”. Este trabajo, añade, “parece descartar este problema, lo que abre la posibilidad de la producción de células T a la carta que podrían ser empleadas en el tratamiento de enfermedades”.

marzo 03/2020 (SINC)

Un equipo del Centro de Cáncer Abramson de la Universidad de Pensilvania, Estados Unidos,  ha demostrado en un ensayo clínico que las células inmunitarias editadas con CRISPR Cas9 de tres pacientes con cáncer avanzado pueden persistir, prosperar y funcionar meses después de haberlas recibido. Los resultados se han publicado en el último número de la revista Science.

El objetivo era demostrar que la edición de células inmunitarias con CRISPR es segura y duradera en humanos, lo cual hasta ahora había sido incierto

Aunque ninguno de los pacientes respondió a la terapia, no sufrieron efectos adversos relacionados con el tratamiento. El objetivo del estudio era demostrar que este tipo de edición de células inmunitarias es segura y duradera en humanos.

Los resultados de este ensayo clínico de fase 1 sugieren que este enfoque de edición genética con CRISPR Cas9 es segura y factible, lo cual hasta ahora había sido incierto, dicen los autores. Los hallazgos representan un paso importante hacia el objetivo final de usar la edición genética para ayudar al sistema inmunitario a atacar el cáncer, agregan.

La publicación de estos nuevos datos es la continuación de un estudio del año pasado en el que el equipo editó con éxito las células inmunitarias de estos pacientes. Los hallazgos fueron dados a conocer en la Reunión Anual de la Sociedad Estadounidense de Hematología en Orlando.

En el nuevo estudio, los investigadores han mostrado cómo los linfocitos T , un tipo de células del sistema inmunitario que eliminan otras células que no son reconocidas como propias del organismo, extraídas de estos pacientes y editadas siguieron atacando a las células tumorales meses después de su fabricación e infusión original.

Ediciones de gran precisión

Los nuevos datos revelan dos cosas importantes que, hasta donde sabemos, nadie había demostrado antes. En primer lugar, hemos realizado múltiples ediciones exitosas con gran precisión y observado cómo las células editadas resultantes han sobrevivido más tiempo que en estudios previos. En segundo lugar, estas células editadas han mostrado una capacidad sostenida para atacar y destruir tumores, destaca Carl June, líder del equipo y autor senior del estudio.

En el trabajo, los investigadores utilizaron la edición CRISPR Cas9 para eliminar tres genes. Las dos primeras ediciones eliminaron los receptores naturales de una célula T para que pudieran ser reprogramados para expresar un receptor sintético de la célula T que permite a estas células buscar y destruir tumores. La tercera edición eliminó el PD-1, un punto de control natural que a veces impide a las células T hacer su trabajo

“Hemos realizado múltiples ediciones exitosas de células T con gran precisión y observado cómo han sobrevivido más tiempo que en trabajos previos«, dice Carl June

El análisis de los tres pacientes ha confirmado que las células producidas contienen las tres ediciones, lo que proporciona una prueba de concepto para este enfoque. Se trata de la primera confirmación de la capacidad de CRISPR Cas9 de apuntar a múltiples genes al mismo tiempo en humanos y constata su potencial para tratar muchas enfermedades, dice June.

Una vez que los tres genes fueron eliminados, se realizó una cuarta modificación genética usando un lentivirus para insertar el receptor sintético de células T específicas del cáncer, que hace que las células T editadas apunten a un antígeno llamado NY-ESO-1. Los datos publicados anteriormente mostraban que estas células editadas sobrevivían típicamente menos de una semana, pero en el nuevo estudio han demostrado una supervivencia de hasta nueve meses en el cuerpo.

Capacidad antitumoral

Varios meses después de la infusión, los investigadores sacaron más sangre y aislaron las células editadas con CRISPR Cas9 para su estudio. Cuando las analizaron de nuevo en el laboratorio, vieron que aún eran capaces de destruir tumores. El hecho de que estas células editadas conservaran la función antitumoral durante un período de tiempo tan largo después de una sola infusión es muy alentador, subraya June.

Las células T editadas con CRISPR Cas9 utilizadas en este estudio no son activas por sí mismas y requieren la cooperación de una molécula conocida como HLA-A*02:01, que solo se expresa en un subconjunto de pacientes. Esto significa que los pacientes tuvieron que ser examinados con antelación para asegurarse de que eran compatibles con el enfoque.

El hecho de que estas células editadas conservaran la función antitumoral durante tanto tiempo, tras una sola infusión, es muy alentador, destaca June

Los participantes que cumplían los requisitos recibieron otras terapias clínicamente indicadas, mientras esperaban a que sus células fueran procesadas. Después, los tres pacientes recibieron las células editadas en una sola infusión tras un ciclo corto de quimioterapia. El análisis de las muestras de sangre reveló que en los tres participantes las células T editadas se arraigaron y prosperaron. Ninguno de ellos respondió a la nueva terapia, pero tampoco se produjeron efectos secundarios reseñables, insisten los investigadores.

La opinión de Doudna

En un artículo relacionado en el mismo número de Science, Jennifer Doudna, coinventora de CRISPR Cas9, escribe que estos hallazgos proporcionan una guía para la producción segura y la administración no inmunogénica de células somáticas editadas por genes.

Sin embargo, Doudna señala que la gran pregunta que continúa sin respuesta en este estudio es si las células T editadas con CRISPR Cas9 resultan eficaces contra el cáncer avanzado. Y recuerda que los investigadores de la Universidad de Pensilvania han utilizado los protocolos de edición genética que estaban disponibles en 2016, en los que las células T editadas eran probablemente menos eficaces que la tecnología de edición actual.

Producción de células T a la carta para tratar enfermedades

Según comenta a Sinc el biólogo molecular español Guillermo Montoya, que no participa en este estudio, el trabajo, publicado recientemente  en Science, describe cómo linfocitos T, cuyo genoma ha sido editado usando CRISPR Cas9, podrían ser utilizados frente a distintos tipos de cáncer, lo cual es muy buena noticia, subraya.

Montoya, que es investigador de la Novo Nordisk Foundation Center for Protein Research, en la Universidad de Copenhague, añade que “aunque ediciones similares se han llevado ya a cabo con linfocitos T mediante TALENs , otra herramienta de edición genética, el nuevo estudio demuestra que esta aproximación es posible con CRISPR Cas9 de manera rápida y segura.

En su opinión, uno de los problemas de este tipo de estrategia podría ser que la edición con CRISPR indujera una pérdida de especificidad de los linfocitos T, lo que implicaría un gran riesgo para el paciente, ya que podría ser atacado por su propio sistema inmune. Este trabajo, añade, parece descartar este problema, lo que abre la posibilidad de la producción de células T a la carta que podrían ser empleadas en el tratamiento de enfermedades.

febrero 21/2020 (SINC)

El objetivo era demostrar que la edición de células inmunitarias con CRISPR es segura y duradera en humanos, lo cual hasta ahora había sido incierto

Aunque ninguno de los pacientes respondió a la terapia, no sufrieron efectos adversos relacionados con el tratamiento. El objetivo del estudio era demostrar que este tipo de edición de células inmunitarias es segura y duradera en humanos.

Los resultados de este ensayo clínico de fase 1 sugieren que este enfoque de edición genética con CRISPR Cas9 es segura y factible, lo cual hasta ahora había sido incierto, dicen los autores. Los hallazgos representan un paso importante hacia el objetivo final de usar la edición genética para ayudar al sistema inmunitario a atacar el cáncer, agregan.

La publicación de estos nuevos datos es la continuación de un estudio del año pasado, en el que el equipo editó con éxito las células inmunitarias de estos pacientes. Los hallazgos fueron dados a conocer en la Reunión Anual de la Sociedad Estadounidense de Hematología en Orlando.

En el nuevo estudio, los investigadores han mostrado cómo los linfocitos T, un tipo de células del sistema inmunitario que eliminan otras células que no son reconocidas como propias del organismo. Estas células (linfocitos T) que fueron extraídas de estos pacientes y editadas siguieron atacando a las células tumorales meses después de su fabricación e infusión original.

Ediciones de gran precisión

Los nuevos datos revelan dos cosas importantes que, hasta donde sabemos, nadie había demostrado antes. En primer lugar, hemos realizado múltiples ediciones exitosas con gran precisión y observado cómo las células editadas resultantes han sobrevivido más tiempo que en estudios previos. En segundo lugar, estas células editadas han mostrado una capacidad sostenida para atacar y matar tumores, destaca Carl June, líder del equipo y autor senior del estudio.

En el trabajo, los investigadores utilizaron la edición CRISPR Cas9 para eliminar tres genes. Las dos primeras ediciones eliminaron los receptores naturales de una célula T para que pudieran ser reprogramados para expresar un receptor sintético de la célula T que permite a estas células buscar y destruir tumores. La tercera edición eliminó el PD-1, un punto de control natural que a veces impide a las células T hacer su trabajo.

Hemos realizado múltiples ediciones exitosas de células T con gran precisión y observado cómo han sobrevivido más tiempo que en trabajos previos, dice Carl June.

El análisis de los tres pacientes ha confirmado que las células producidas contienen las tres ediciones, lo que proporciona una prueba de concepto para este enfoque. Se trata de la primera confirmación de la capacidad de CRISPR Cas9 de apuntar a múltiples genes al mismo tiempo en humanos y constata su potencial para tratar muchas enfermedades, dice June.

Una vez que los tres genes fueron eliminados, se realizó una cuarta modificación genética usando un lentivirus para insertar el receptor sintético de células T específicas del cáncer, que hace que las células T editadas apunten a un antígeno llamado NY-ESO-1. Los datos publicados anteriormente mostraban que estas células editadas sobrevivían típicamente menos de una semana, pero en el nuevo estudio han demostrado una supervivencia de hasta nueve meses en el cuerpo.

Capacidad antitumoral

Varios meses después de la infusión, los investigadores sacaron más sangre y aislaron las células editadas con CRISPR Cas9 para su estudio. Cuando las analizaron de nuevo en el laboratorio, vieron que aún eran capaces de matar tumores. El hecho de que estas células editadas conservaran la función antitumoral durante un período de tiempo tan largo después de una sola infusión es muy alentador, subraya June.

Las células T editadas con CRISPR Cas9 utilizadas en este estudio no son activas por sí mismas y requieren la cooperación de una molécula conocida como HLA-A*02:01, que solo se expresa en un subconjunto de pacientes. Esto significa que los pacientes tuvieron que ser examinados con antelación para asegurarse de que eran compatibles con el enfoque.

El hecho de que estas células editadas conservaran la función antitumoral durante tanto tiempo, tras una sola infusión, es muy alentador, destaca June

Los participantes que cumplían los requisitos recibieron otras terapias clínicamente indicadas, mientras esperaban a que sus células fueran procesadas. Después, los tres pacientes recibieron las células editadas en una sola infusión tras un ciclo corto de quimioterapia. El análisis de las muestras de sangre reveló que en los tres participantes las células T editadas se arraigaron y prosperaron. Ninguno de ellos respondió a la nueva terapia, pero tampoco se produjeron efectos secundarios reseñables, insisten los investigadores.

La opinión de Doudna

En un artículo relacionado en el mismo número de Science, Jennifer Doudna, coinventora de CRISPR Cas9, escribe que estos hallazgos proporcionan una guía para la producción segura y la administración no inmunogénica de células somáticas editadas por genes.

Sin embargo, Doudna señala que la gran pregunta que continúa sin respuesta en este estudio es si las células T editadas con CRISPR Cas9 resultan eficaces contra el cáncer avanzado. Y recuerda que los investigadores de la Universidad de Pensilvania han utilizado los protocolos de edición genética que estaban disponibles en 2016, en los que las células T editadas eran probablemente menos eficaces que la tecnología de edición actual.

Producción de células T a la carta para tratar enfermedades

Según comenta el biólogo molecular español Guillermo Montoya, que no participa en este estudio, el trabajo, publicado hoy en Science, “describe cómo linfocitos T, cuyo genoma ha sido editado usando CRISPR Cas9, podrían ser utilizados frente a distintos tipos de cáncer, lo cual es muy buena noticia”, subraya.

Montoya, que es investigador de la Novo Nordisk Foundation Center for Protein Research, en la Universidad de Copenhague, añade que “aunque ediciones similares se han llevado ya a cabo con linfocitos T mediante TALENs , otra herramienta de edición genética, el nuevo estudio demuestra que esta aproximación es posible con CRISPR Cas9 de manera rápida y segura”.

En su opinión, uno de los problemas de este tipo de estrategia podría ser que la edición con CRISPR indujera una pérdida de especificidad de los linfocitos T, lo que implicaría un gran riesgo para el paciente, ya que podría ser atacado por su propio sistema inmune”. Este trabajo, añade, “parece descartar este problema, lo que abre la posibilidad de la producción de células T a la carta que podrían ser empleadas en el tratamiento de enfermedades.

febrero 15/2020 (SINC)

El equipo del biólogo molecular Guillermo Montoya en la Novo Nordisk Foundation Center for Protein Research, en la Universidad de Copenhague, ha mapeado por primera vez los mecanismos que usan las células bacterianas para defenderse de ataques de virus u otras bacterias con las tijeras moleculares CRISPR. Para lograrlo, han empleado un criomicroscopio electrónico de última generación y fuentes de radiación sincrotrón. Los resultados se han publicado en la revista Nature Communications.

Los investigadores han podido ver el momento exacto en el que CSX1 comienza a trocear al invasor con las tijeras moleculares

El trabajo también describe la forma en la que estas defensas pueden ser activadas en el momento preciso. En concreto, los investigadores han mostrado cómo una célula bacteriana atacada por un virus activa una molécula llamada COA (oligoadenilato cíclico), que, a su vez, activa un complejo de proteínas CRISPR Cas, denominado CSX1, para erradicar al atacante.

Rafael Molina, primer firmante del trabajo, comenta que en este estudio han “podido ver el momento exacto en el que CSX1 comienza a trocear al invasor con las tijeras moleculares. Además, hemos sido capaces de activar este proceso biológico de forma exitosa”, destaca el investigador español.

“Para resumir, hemos caracterizado el funcionamiento del interruptor que enciende el sistema de defensa de las células bacterianas. Ahora, sabemos cómo activar estas defensas y así impedir posibles ataques”, dice Montoya. Este descubrimiento, añade “puede resultar de gran importancia en la lucha contra enfermedades en el futuro”.

 Un sistema inmunitario semejante al humano
Es la primera vez que investigadores han sido capaces de mapear y activar un sistema inmunitario bacteriano. Según Montoya, “hace unos años, la ciencia ni siquiera sabía que las bacterias tenían algún tipo de sistema de defensa inmunitaria”. Algo que fue descubierto por el microbiólogo alicantino Francisco M. Mojica.

Es la primera vez que logran mapear y activar un istema inmunitario bacteriano

El nuevo hallazgo, anunciado ahora en Nature Communications, permite “avanzar más en la comprensión de estos mecanismos”, destaca Montoya. En su opinión, el nuevo descubrimiento “es emocionante porque hemos visto que el sistema de defensa en bacterias se asemeja, en muchos aspectos, al sistema inmunitario innato humano”.

Por lo tanto, “es un nuevo paso en el camino para comprender mejor nuestro sistema inmunitario. También nos podría ayudar a diseñar nuevas estrategias para combatir a las bacterias y virus e incluso, a la larga, podría ser de utilidad para hallar vías frente a la resistencia múltiple”, destaca el investigador.

Moléculas minúsculas y enormes lupas 

Los nuevos detalles del sistema de defensa bacteriano desvelados por parte del equipo de Montoya han sido posibles gracias al uso de cristalografía de rayos X en los sincrotrones Swiss Light Source, en Suiza, y MAX IV, en Suecia. Estos aparatos pueden describirse como enormes lupas que brindan a los científicos la oportunidad de ver los detalles a escala molecular o incluso atómica.

La imagen del complejo de proteínas CSX1 fue obtenida con un avanzado microscopio electrónico criogénico de las instalaciones CryoEM de alta tecnología de la Universidad de Copenhague.

CSX1 tiene aproximadamente 0.00005 mm de largo. “Esto equivale a cortar un milímetro en 10 000 rebanadas y luego colocar cinco piezas una encima de la otra. Hemos tomado las fotos una por una y hemos hecho un cortometraje que revela la actividad dentro de CSX1”, dice Montoya.

enero 18/2020 (SINC)

Ricardo Galvão (El defensor del Amazonas)

El físico brasileño captó la atención mundial cuando la institución que dirigía, el Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales (INPE), publicó un informe sobre las crecientes tasas de deforestación del Amazonas, algo que no gustó al presidente de su país, Jair Bolsonaro.

El documento denunció la pérdida en los últimos doce meses de más de 9 700 kilómetros cuadrados, equivalente a un área mayor que Puerto Rico. Constituye un 30 % más que el año anterior.

De esta forma, la institución advirtió que las recientes políticas que potencian la industria agrícola en lugar de la preservación medioambiental están llevando a este sumidero mundial de dióxido de carbono hacia un punto de inflexión catastrófico.

Tras la publicación del informe, Bolsonaro acusó a Galvão de ensuciar la imagen de Brasil ante el mundo y lo despidió de su puesto como director del INPE.

El físico recibió el apoyo de científicos y líderes mundiales y se alza en esta lista como uno de los grandes defensores de la cuenca amazónica.

Sandra Díaz (La guardiana de la biodiversidad)

La bióloga argentina, que ha sido también Premio Princesa de Asturias de Investigación 2019, copresidió el panel de la Plataforma Intergubernamental sobre la Biodiversidad y los Servicios Ecosistémicos (IPBES). El informe resultante se considera la mayor evaluación hasta ahora de la biodiversidad de la Tierra y denuncia que un millón de especies animales y vegetales se dirigen hacia la extinción.

El documento que le ha dado el puesto en esta lista reveló que la abundancia de especies nativas en la mayoría de los hábitats terrestres principales ha disminuido en al menos un 20 % desde 1900.  En el caso de los anfibios ha sido más del 40 % y casi el 33 % de los corales. Además, más de un tercio de todos los mamíferos marinos están seriamente amenazados.

Somos parte de un tapiz, no podemos seguir pensando que naturaleza, sociedad y desarrollo son compartimientos independientes, subraya a SINC la investigadora, quien se muestra satisfecha de que la revista reconozca su trabajo.

Greta Thunberg (La activista del clima)

Está claro que la adolescente sueca, aunque no sea científica, ha sido una de las personas más influyentes en ciencia este año por su activismo en contra del cambio climático, y Nature no ha querido dejarla fuera de su ranking.

Greta Thunberg, que la revista Times ha nombrado Persona del año, lleva manifestándose por el clima cada viernes desde agosto de 2018.

Lo que empezó como una sentada ante el parlamento de Suecia para exigir políticas contra esta emergencia, se ha convertido en un fenómeno mundial y en el germen de multitud de movimientos sociales.

No todos apoyan su figura y ha recibido insultos incluso del propio presidente de Estados Unidos, pero sus discursos de apoyo a la ciencia se han hecho virales.No quiero que me escuchéis a mí, quiero que escuchéis a los científicos, dijo a los políticos en la cumbre del clima celebrada en Madrid en diciembre.

 Victoria Kaspi (La detective del espacio)

La astrofísica estadounidense-canadiense entra en la lista de este año por su colaboración en el telescopio Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME), localizado en la Columbia Británica. Uno de los objetivos del CHIME es buscar ráfagas de radio rápidas (FRB), pequeñas y enigmáticas señales de radio procedentes de lugares muy distantes de nuestra galaxia.

En enero de este año se publicó que el radiotelescopio canadiense había detectado una ráfaga de radio rápida y periódica. De las 60 contabilizadas hasta ahora, es la segunda vez que se identifica una con pulsos repetidos emitidos desde una misma fuente. La primera se descubrió en 2015 con el radiotelescopio de Arecibo en Puerto Rico.

Los expertos creen que estas FRB son producidas por potentes eventos astrofísicos, como estrellas de neutrones de rotación rápida o ciertos agujeros negros a miles de millones de años luz de la Tierra.

Kaspi ha desarrollado instrumentación y algoritmos para la detección de estos  fenómenos y espera entender mejor su funcionamiento y poder asociarlos con galaxias, conocer a qué distancia están y cuál es su ambiente.

Nenad Sestan (El reiniciador  del cerebro)

En abril de este año se publicó en la revista Nature cómo este neurocientífico y su equipo de la Escuela de Medicina de Yale habían logrado desafiar la frontera entre la vida y la muerte al revivir cerebros de cerdos que habían muerto unas horas antes.

Realmente lo que hicimos fue restaurar la circulación y preservar algunas funciones biológicas. Decir ‘revivir’ puede ser un poco exagerado, reconoce a SINC el investigador.

Aun así, el estudio demostró que las células de estos cerebros tras el tratamiento tenían un metabolismo activo, es decir, eran capaces de tomar oxígeno y glucosa y convertirlos en energía y dióxido de carbono.

Estos hallazgos, que le han valido el puesto en esta lista, muestran que el cerebro de un mamífero grande es más resistente a la falta de oxígeno de lo que se pensaba. El próximo paso, según Sestan, será descubrir el límite de esta capacidad del cerebro.

Jean-Jacques Muyembe Tamfum (El héroe del ébola)

Para algunos países occidentales, el ébola ya no es noticia, pero lo es en la República Democrática del Congo, donde en julio la OMS declaró el brote de la enfermedad emergencia internacional.

El microbiólogo Tamfum es director general del Instituto Nacional para la Investigación Biomédica (INRB) para el país africano y lleva las últimas cuatro décadas dedicadas al estudio de este virus.

Formó parte del grupo que investigó el primer brote en 1976 en la antigua república de Zaire y, desde entonces, ha trabajado por la creación de técnicas de detección y diagnóstico.

Nature lo ha incluido en esta lista por los esfuerzos que realiza hoy en su país para combatir la epidemia que ha causado la muerte de más de 2 200 personas.

Hongkui Deng (El traductor del CRISPR)

También aparece en este ranking el biólogo de células madre Hongkui Deng, quien fue el primero en publicar los resultados de un ensayo clínico que utiliza la tecnología de edición genética CRISPR para modificar células en un ser humano adulto.

Él y su colaborador Chen Hu consiguieron hacer resistentes al VIH a ratones a través de esta técnica, con la que se editaron células hematopoyéticas y se trasplantaron a los animales.

Después utilizaron el mismo método para tratar un paciente con SIDA que padecía leucemia linfoblástica aguda y, aunque no se consiguió la cura completa, la investigación demostró la seguridad de CRISPR para humanos.

Este proyecto muestra que esta estrategia va por buen camino para el tratamiento de enfermedades humanas, pero queda mucho por hacer, reconoce Deng, y afirma que su próximo paso será mejorar la eficacia de la terapia hacia un ideal 100 %.

John Martinis (El constructor de quantums)

En esta lista no podía faltar el físico responsable del equipo de hardware cuántico de Google, quien alcanzó un hito largamente esperado cuando informó haber logrado la denominada supremacía cuántica.

Según su estudio, que Nature publicó en octubre, habían construido una computadora cuántica que podía realizar en tres minutos y 20 segundos un cálculo que al superordenador clásico más avanzado le llevaría unos 10 000 años.

 Creemos que nuestro ordenador cuántico tendrá menos errores que los de nuestros rivales y que este menor nivel de errores será lo suficientemente significativo como para que se puedan ejecutar algoritmos más complejos, dijo Martinis en una entrevista con SINC una semana antes de la publicación en la revista.

 Yohannes Haile-Selassie (El buscador de los orígenes)

El paleontólogo sacudió el árbol genealógico de la humanidad cuando su equipo descubrió en Woranso-Mille, Etiopía,  un cráneo de 3,8 millones de años. El análisis del fósil reveló que pertenecía a la especie Australopithecus anamensis, la más antigua conocida de australopitecos.

De esta forma, Haile-Selassie puso en duda las suposiciones sobre cómo evolucionaron estos antiguos parientes de los humanos.

Este cráneo abrió una nueva ventana a nuestra comprensión de las primeras fases de nuestra historia evolutiva, afirma a SINC el paleontólogo. Por su morfología, creen que tenía rasgos distintos a la Australopithecus afarensis Lucy, especie con la que habría convivido durante unos 100 000 años.

El descubrimiento se ha alzado como uno de los hitos científicos más importantes del año y le ha valido un puesto en el ranking de Nature. Ser reconocido como alguien que ha marcado la diferencia en su campo de estudio es algo muy importante en una carrera y estoy emocionado de tener ese privilegio, admite.

Wendy Rogers (La bioética de los trasplantes)

A principios de este año, la experta en bioética Wendy Rogers reveló que había evidencias de que algunos trasplantes de órganos en China podrían haber procedido sin el consentimiento de los donantes.

Las guías éticas internacionales prohíben tomar órganos de presos ejecutados, explica la investigadora de la Universidad Macquarie de Sídney, Australia. Sin embargo, según el informe que publicó en Nature hubo hasta 445 artículos del país asiático que los habían usado en investigaciones científicas.

Esto implica que los editores, revisores, revistas y editores no están manteniendo los estándares éticos cuando se trata de la investigación china sobre trasplantes, insiste, y afirma que está haciendo un seguimiento de los artículos para conseguir que las revistas que los publicaron se retracten, como ya han hecho PLOS ONE y Transplantation.

diciembre 31/2019 (SINC)

Las células que tienen el gen NPC1 mutado acumulan colesterol en vesículas cercanas al núcleo. Estas células, además, expresan niveles altos de AnxA6 y muestran bajo número de contactos (MCS) entre estas vesículas y el retículo endoplasmático.

Cuando se silencia la expresión de AnxA6 en las células con NPC1 mutado, el colesterol se distribuye de forma normal por la célula debido al incremento de MCS entre las vesículas y el retículo endoplasmático. Si hay un exceso de colesterol, la célula lo acumula en los cuerpos lipídicos, donde no interferirá con el funcionamiento celular.

Científicos de la Universidad de Barcelona (UB) y del Instituto de Investigaciones Biomédicas August Pi i Sunyer (IDIBAPS) han descrito por primera vez un mecanismo molecular implicado en la regulación del movimiento del colesterol dentro de la célula, un proceso esencial para el correcto funcionamiento celular.

El estudio, publicado en Cellular and Molecular Life Sciences, también identifica la proteína annexin A6 (AnxA6) como factor clave en dicha regulación y potencial diana terapéutica contra trastornos causados por la acumulación celular de colesterol y de otros lípidos en los endosomas.

Los investigadores han utilizado la técnica CRISPR/Cas9 para bloquear la proteína AnxA6 en células con el fenotipo de la enfermedad

La investigación está liderada por Carles Enrich y Carles Rentero, profesores en la Facultad de Medicina y Ciencias de la Salud de la UB y del Centro de Investigación Biomédica CELLEX (IDIBAPS-UB), con la colaboración de Thomas Grewal (Universidad de Sydney) y Elina Ikonen (Universidad de Helsinki), y con el Grupo de Lípidos y Patología Cardiovascular del Instituto de Investigación del Hospital de la Santa Creu i Sant Pau.

El colesterol es fundamental para la organización de membranas y también modula el transporte vesicular, mecanismos básicos para el funcionamiento celular. Para coordinar y regular el equilibrio u homeostasis del colesterol, las células han desarrollado una sofisticada maquinaria molecular que todavía no se entiende completamente.

La comprensión de estos mecanismos también es muy importante para abordar enfermedades en las que la acumulación de colesterol y otros lípidos causa alteraciones fisiológicas graves en el hígado, el bazo y especialmente el sistema nervioso, explican Enrich y Rentero.

Una de estas enfermedades es la de Niemann-Pick de tipo C1, ocasionada por una mutación en el gen NPC1 que provoca la acumulación de colesterol en el interior celular, en unas vesículas llamadas endosomas. Se trata de una patología genética rara y sin cura que provoca daños hepáticos y, finalmente, un tipo de demencia.

Con el propósito de estudiar este mecanismo, los investigadores han utilizado la técnica de edición genética CRISPR/Cas9 para bloquear la proteína AnxA6 en células con el fenotipo de la enfermedad. El efecto de dicho bloqueo fue la liberación de colesterol de los endosomas, lo que demuestra el papel esencial de esta proteína en la regulación del transporte del colesterol en la célula.

Aumento de los contactos de membranas
Los resultados del trabajo también muestran que esta liberación se produjo gracias al aumento significativo de los contactos de membrana (MCS, membrane contact sites), estructuras nanométricas que solo pueden verse mediante la microscopia electrónica.

Los resultados podrían ayudar a tratar el impacto clínico de la acumulación de colesterol de la enfermedad de Niemann-Pick

Según los autores, estos contactos son escasos dentro de las células de pacientes afectados: por lo tanto, el silenciamiento de la proteína AnxA6 sirve para inducir la formación de MCS, anular los efectos de la mutación genética en NPC1 y redirigir el colesterol hacia otros compartimentos celulares, lo que devuelve la normalidad a la célula.

Los resultados podrían ayudar significativamente a tratar el impacto clínico de la acumulación de colesterol de la enfermedad de Niemann-Pick y de al menos una docena más de enfermedades en las que el metabolismo lipídico tiene un papel fundamental, entre ellas diferentes tipos de cáncer (páncreas, próstata, mama), explican los investigadores.

El descubrimiento de la implicación de los contactos de membrana en el transporte del colesterol es pionero, ya que se pensaba que el transporte de lípidos se realizaba mediante vesículas y proteínas especializadas.

Todavía se conoce muy poco respecto al funcionamiento y dinámica de los contactos de membrana, pero este estudio se une a otros muy recientes y muestra que los MCS son un nuevo paradigma para la comprensión de la regulación, el transporte y la homeostasis de lípidos, colesterol y calcio”, concluyen los investigadores.

diciembre 04 /2019 (SINC)

Referencia bibliográfica:

Meneses-Salas, E.; García-Melero, A. ; Kanerva, K. ; Blanco-Muñoz, P. ; Morales-Paytuvi, F.; Bonjoch, J.; Casas, J.; Egert, A.; Beevi, S. S.; Jose, J.; Llorente-Cortésn V.; Ryen K-A.; Heerenn J.; Lun A.; Poln A.; Tebanr F.; Ikonenn E.; Grewaln T.; Enrichn C. y Rentero, C. : Annexin A6 modulates TBC1D15/Rab7/StARD3 axis to control endosomal cholesterol export in NPC1 cells. Cellular and Molecular Life Sciences, noviembre de 2019. Doi: https://doi.org/10.1007/s00018-019-03330-y

La revista Nature presenta un estudio liderado por David Liu en Broad Institute, un centro mixto de la Universidad de Havard y del Massachusetts Institute of Technology (MIT), que asegura haber desarrollado una potente herramienta de edición molecular capaz de modificar con una precisión sin precedentes el ADN de las células humanas, con menos efectos secundarios y errores que otras técnicas actuales.

La herramienta evita las rupturas de ADN de doble cadena y permite realizar la edición genética con menos errores y efectos secundarios que CRISPR Cas9.

Según los autores, las limitaciones del famoso sistema CRISPR Cas9 incluyen la ruptura de doble cadena en el ADN, lo que conduce a mezclas incontroladas de inserciones y deleciones y la baja eficiencia de la corrección de la edición genética. En la actualidad, se conocen unas 75 000 variantes genéticas humanas asociadas a enfermedades que no pueden ser corregidas eficientemente con las técnicas disponibles.

La herramienta desarrollada por el equipo de Liu, llamada prime editing o edición de calidad, evita las rupturas de ADN de doble cadena y, en principio,  podría corregir alrededor del 89 % de las variantes genéticas humanas conocidas asociadas a enfermedades , indican los científicos.

Para lograrlo, el equipo combinó la enzima Cas9 con una segunda enzima llamada transcriptasa inversa. La máquina molecular resultante, cuando se combina con un ARN guía, puede buscar un sitio en el ADN específico y, al mismo tiempo, hacer que la nueva información genética editada reemplace la secuencia de ADN concreta, pero corta una sola hebra de ADN modificada para evitar mutaciones.

Resultados espectaculares

De esta forma, el grupo de Liu ha conseguido, con resultados espectaculares, editar secuencias sin necesidad de un corte de doble cadena de ADN, uno de los riesgos de la edición genética con las distintas herramientas disponibles, comenta Guillermo Montoya, investigador experto en CRISPR en la Novo Nordisk Foundation Center for Protein Research, en la Universidad de Copenhague, que no ha participado en este estudio.

Los investigadores realizaron más de 175 ediciones en células humanas, incluida la corrección de las causas genéticas de la anemia de células falciformes y de la enfermedad de Tay-Sachs. Los resultados apuntan a que la técnica es más eficaz, produce menos efectos indeseados y tiene menos edición errónea que la llevada a cabo con Cas9.

Se puede pensar,  en prime editor como un procesador de texto, capaz de buscar secuencias concretas de ADN y de forma muy precisa reemplazarlas con secuencias de ADN editadas, explicó Liu en rueda de prensa.

Los autores también señalan que la nueva técnica aún necesita más investigación para comprender sus efectos y mejorar sus capacidades.

En opinión de Montoya, la propuesta de Liu y su equipo es novedosa, prometedora y aporta una nueva herramienta para edición genética. Sin embargo, desde el punto de vista estructural resulta bastante compleja y habrá que ver si puede ser empleada de forma general. Creo que en el futuro no habrá una única tijera molecular y que se desarrollarán distintas herramientas que se emplearán dependiendo del tipo de edición que se quiera realizar, resalta.

Referencia bibliográfica:

Andrew V. Anzalone, Peyton B. Randolph, Jessie R. Davis, Alexander A. Sousa, Luke W. Koblan, Jonathan M. Levy, Peter J. Chen, Christopher Wilson, Gregory A. Newby, Aditya Raguram, David R. Liu. “Search-and-replace genome editing without double-strand breaks or donor DNA”. Nature (21 de noviembre, 2019)

 noviembre 08/2019 (SINC)

El enfermo con VIH y leucemia linfocítica aguda recibió un trasplante de células hematopoyéticas en las que se había alterado con tecnología CRISPR al gen CCR5.

Las células editadas genéticamente sobrevivieron en el organismo del enfermo durante 19 meses sin causar efectos secundarios, pero la cantidad no fue lo suficiente como para reducir significativamente la presencia del virus en la sangre, según publican los investigadores de este estudio en The New England Journal Medicine.

El autor principal, Hongkui Deng, biólogo formado en la Universidad de Los Ángeles, en California, y que ahora investiga en la Universidad de Pekín, en China, sigue la estela del trasplante de médula ósea que curó a Timothy Ray Brown, el enfermo de Berlín, hace más de una década. Aquel trasplante, indicado para tratar la leucemia de Brown entonces seropositivo, se realizó con células de un donante que tenían una versión del gen CCR5 que confería inmunidad frente al virus. Después 2007, no hay signos de VIH en su sangre y la leucemia está en remisión. En marzo, un equipo del University College de Londres informó sobre otro enfermo que se sometió a un procedimiento similar en Reino Unido y se curó.

El equipo de Deng ha ensayado esta estrategia en un varón de 27 años en China diagnosticado con VIH y leucemia, y que necesitaba un trasplante de médula ósea. Los científicos extrajeron células madre hematopoyéticas de un donante y utilizaron CRISPR-Cas9 para que incluyeran la mutación de inmunidad en CCR5. Finamente, lograron editar un 17 por ciento de las células del donante. Para ello, en lugar de emplear virus atenuados para inocular CRISPR en las células, utilizaron la técnica de electroporación, que utiliza un campo eléctrico para generar el acceso. Además, para maximizar la posibilidad tratamiento del cáncer con el trasplante, los investigadores sumaron a las células madre editadas otras no modificadas.

A los 19 meses del ensayo, los investigadores constaron que las células madre editadas con CRISPR perduraban, aunque la mitad había muerto tras el injerto. La leucemia del enfermo está en remisión, pero sigue infectado por el VIH.

A pesar de que no ha culminado con la curación del VIH, para los investigadores el estudio ha sido una prueba de concepto de la seguridad de esta estrategia. La edición de genes CRISPR en ensayo clínico sigue siendo controvertida, en gran parte porque aún se desconocen sus potenciales efectos no buscados. El enfermo tratado no sufrió ningún efecto secundario causado por las células editadas, ni se registraron cambios genéticos no deseados.

Intentos de modular CCR5 frente al VIH

El gen CCR5 codifica para un receptor en la superficie de los glóbulos blancos que el VIH usa como entrada en las células que infecta. En personas con dos copias de la mutación CCR5 Delta32, el receptor se encuentra alterado y bloquea ciertas cepas de VIH impidiendo su acceso. La versión del gen resistente al VIH es muy rara: solo se encuentra en el 1 % de personas de origen caucásico y prácticamente en ningún otro grupo étnico.

Tras el hallazgo casual del enfermo de Berlín, se han sucedido las investigaciones para profundizar en el potencial curativo de esta inmunidad genética. Recientemente, se ha reproducido una estrategia similar con un enfermo británico. Otros estudios han tratado de editar el gen, con nucleasas de dedos de zinc (ZFN), en los linfocitos T, para después infundirlos en los enfermos seropositivos.

En un ensayo clínico, llevado a cabo por la biotecnológica estadounidense Sangamo, no se alcanzaron los niveles de linfocitos T mutados necesarios para erradicar el VIH. En España, se comunicó el caso de un enfermo con VIH y linfoma que recibió un trasplante de células de sangre de cordón umbilical con la mutación específica en CCR5, aunque finalmente falleció por la agresividad de la enfermedad hematológica.

Un grupo del Instituto de Investigación del Sida IrsiCaixa y hematólogos del Hospital Gregorio Marañón trabajan para determinar si otros factores asociados al trasplante de células hematopoyéticas, al margen de la mutación CCR5 Delta32, pueden influir en la eliminación del VIH.

Más sonada (y polémica) ha sido la modificación de este gen con CRISPR en la línea germinal que llevó a cabo el científico chino He Jiankui. Un análisis posterior de la Universidad de California, en Berkeley, reveló que esta potencial ventaja de inmunidad se asocia con un aumento del 21 por ciento en la mortalidad futura.

setiembre 14/2019 (Diario Médico)

Investigadores de la Facultad de Medicina Lewis Katz de la Universidad de Temple y del Centro Médico de la Universidad de Nebraska (UNMC) han eliminado por primera vez el ADN del VIH-1, responsable del sida, de los genomas de ratones. El equipo ha usado un fármaco antirretroviral de nueva generación y lo ha combinado con edición genética basada en CRISPR Cas9.

Según los autores, el estudio, publicado en el último número de Nature Communications,  es un paso clave hacia el desarrollo de una posible cura para la infección del VIH en humanos.

El trabajo es un paso clave hacia el desarrollo de una posible cura de la infección del VIH en humanos, según los autores

«Nuestra investigación muestra que el tratamiento para suprimir la replicación del VIH y la terapia de edición genética, cuando se administra de forma secuencial, puede eliminar el VIH de las células y órganos de los animales infectados«, explica Kamel Khalili, profesor de la Universidad de Temple y uno de los líderes del estudio.

Los tratamientos actuales del VIH se centran en el uso de la terapia antirretroviral (ART, por sus siglas en inglés), que suprime la reproducción del virus pero no lo elimina del cuerpo.

Por lo tanto, no es una cura y requiere un uso de por vida. Si el tratamiento se interrumpe, el VIH se reactiva. Esto se atribuye directamente a la capacidad del virus para integrar su secuencia de ADN en los genomas de las células del sistema inmunitario, donde permanece inactivo y fuera del alcance de los medicamentos antirretrovirales.

En un trabajo anterior, el equipo utilizó la tecnología CRISPR Cas9 para desarrollar un novedoso sistema de edición y administración de terapia génica destinada a eliminar el ADN del VIH de los genomas que albergan el virus.

Los investigadores demostraron en ratas y ratones que el sistema de edición de genes podía extirpar eficazmente grandes fragmentos de ADN del VIH de las células infectadas, lo que tuvo un impacto significativo en la expresión de los genes virales. “Sin embargo, de manera similar a la terapia antirretroviral, la edición de genes no puede eliminar completamente el VIH por sí sola”, señala Khalili.

La eficacia está en juntar las dos terapias
Para el nuevo estudio, el equipo combinó su sistema de edición genética CRISPR Cas9 con una nueva estrategia terapéutica conocida como antirretroviral de liberación lenta y acción prolongada, denominada LASER ART. Este tratamiento ha sido desarrollado por los expertos en farmacología de la UNMC Benson Edagwa y Howard Gendelman, otro de los líderes de la investigación.

Gendelman explica que “LASER ART se dirige a los santuarios virales y mantiene la replicación del VIH en niveles bajos durante largos períodos de tiempo, lo que reduce la frecuencia de la administración”.

Para desarrollar este medicamento, “efectuamos cambios farmacológicos en la estructura química de los antirretrovirales. El fármaco modificado fue empaquetado en nanocristales, que se distribuyen fácilmente en los tejidos donde es probable que el VIH permanezca latente. A partir de ahí, los nanocristales, almacenados en las células durante semanas, liberan lentamente el medicamento”, agrega el experto de la UNMC.

Por su parte, Khalili indica: “Queríamos ver LASER ART podía suprimir la replicación del VIH el tiempo suficiente para que CRISPR Cas9 pudiera eliminar completamente el ADN viral de las células”.

“Se necesita tanto la edición con CRISPR Cas9 como antirretrovirales de liberación lenta y acción prolongada para eliminar el VIH”, dice Khalili

Futuro ensayo con primates y humanos
Para probar su idea, los investigadores utilizaron ratones diseñados para producir células T humanas susceptibles a la infección por VIH. Después, los ratones fueron tratados con LASER ART y, posteriormente, con CRISPR Cas9. Al final del período de tratamiento, los animales fueron examinados para determinar la carga viral.

De un total de 13 ratones que recibieron la terapia combinada en dos ensayos separados, cinco no mostraron signos de infección por VIH hasta cinco semanas después del tratamiento. Por el contrario, el VIH podía detectarse fácilmente en ratones que habían recibido tratamiento por separado.

“El mensaje es que se necesita tanto CRISPR Cas9 como la supresión del virus a través de un método como LASER ART, administrado conjuntamente, para producir una cura de la infección por VIH”, reitera Khalili. “Ahora, tenemos un camino claro para avanzar hacia pruebas en primates y posiblemente ensayos clínicos en pacientes humanos dentro de un año”, concluye.

“Un gran avance frente al VIH sin necesidad de modificar la línea germinal”
Sinc ha pedido su opinión sobre el alcance de este nuevo estudio a Guillermo Montoya, investigador experto en CRISPR en la Novo Nordisk Foundation Center for Protein Research, en la Universidad de Copenhague.

Según Montoya, “se trata de un gran avance que es un ejemplo más de cómo la edición genética puede emplearse por sí misma o en combinación con otros tratamientos para desarrollar terapias de distintos tipos de enfermedades.

En contraste con la modificación en embriones realizada por el investigador chino He Jiankui –que en enero dijo haber creado dos niñas gemelas modificadas genéticamente con CRISPR para protegerlas contra el VIH–, “esta aproximación se realiza en células diferenciadas y no en la línea germinal que se transmite a la descendencia”, dice el biólogo molecular español.

Por otro lado –añade–, “el nuevo experimento está diseñado para modificar genes virales que están integrados en el genoma de un tipo celular específico, en vez de los genes del organismo infectado”.

Este trabajo de los grupos de Gendelman y Khalili “es un ejemplo que demuestra que si Jiankui quería eliminar una posible infección de VIH, hay aproximaciones que son igual o más efectivas y que no necesitan modificar la línea germinal”, remarca Montoya.

julio 15/2016 (SINC)

Referencia bibliográfica:

Gendelman y Khalili et al. “Sequential LASER ART and CRISPR Treatments Eliminate HIV-1 in a Subset of Infected Humanized”. Nature Communications (2 de julio, 2019).