Los científicos están reviviendo proteínas de hace miles de millones de años para combatir enfermedades en células humanas | ciencia y Tecnología
Durante años, científicos de todo el mundo han buscado microbios en el hielo de Antártida, en las fosas más profundas de los océanos y en los ambientes volcánicos más hostiles del planeta. El objetivo es rastrear nuevas proteínas que podrían usarse para mejorar las técnicas de edición de genes. Esto podría abrir la puerta a una nueva era de la ciencia y la medicina, en la que una gran cantidad de enfermedades podrían curarse corrigiendo los genomas defectuosos de los pacientes con una facilidad sorprendente.
Hoy se ha publicado un estudio de un grupo de científicos españoles que no solo buscaban nuevas moléculas en el espacio, sino que las buscaban en el tiempo. El equipo logró resucitar proteínas de organismos que se extinguieron hace miles de millones de años.
Los investigadores se centraron en recrear las enzimas Cas9, moléculas que funcionan como tijeras, capaces de cortar el ADN de cualquier ser vivo. Esta es la base del sistema de edición de genes CRISPR.
CRISPR es el sistema inmunológico de muchas bacterias y arqueas. Esto les permite incorporar secuencias genéticas de virus en su propio genoma, de modo que si un virus reaparece, CRISPR puede identificarlo, mientras que las enzimas Cas9 pueden cortar su genoma.
Desde su desarrollo en 2012, el sistema de edición de genes CRISPR ha revolucionado la investigación biomédica, permitiendo reescribir el libro de instrucciones de cualquier organismo. Ahora, está comenzando a usarse para tratar ciertas enfermedades en humanos. Sin embargo, este sistema de edición de genes no es perfecto: puede introducir errores potencialmente peligrosos en el genoma. La búsqueda de alternativas más seguras continúa.
Una pregunta pendiente en el campo de la genética es cómo surgió el sistema inmunitario bacteriano, que es mucho más antiguo que la humanidad. En busca de una respuesta, un equipo formado por algunos de los principales expertos españoles en edición de genes utilizó una técnica para reconstruir el genoma de organismos extintos. La técnica se conoce como reconstrucción de secuencias ancestrales. Utiliza computadoras poderosas para comparar los genomas completos de los organismos vivos, cada uno compuesto por miles de millones de letras de ADN, y evaluar cómo se habrían visto los genomas de sus ancestros comunes.
Hasta ahora, los investigadores han logrado un progreso increíble en la recuperación de proteínas Cas de microbios extintos. El más antiguo que descubrieron tiene 2.600 millones de años. También rescataron proteínas extintas de microorganismos que vivieron hace entre 37 y 1.000 millones de años.
Los investigadores han creado nuevos sistemas CRISPR utilizando estas proteínas antiguas inyectándolas en células humanas. Los resultados, publicados en la revista Nature Microbiology, muestran que, a pesar de ser tan primitivas, todas estas proteínas antiguas son capaces de editar el ADN de los humanos modernos. células humanas
A principios de la década de 1990, el biólogo Francis Mojica estaba estudiando los microbios que vivían en el ambiente hostil de las salinas de Santa Pola en la comunidad valenciana de España. También analizó la secuencia de ADN conocida como PAM, que permite a los microbios distinguir entre sus propios genomas y los genomas de los virus. Sin PAM, una bacteria podría matarse fácilmente. Pero el nuevo estudio, del que Mojica es coautor, indica que algunas de las enzimas CAS más antiguas son capaces de cortar el ADN con precisión sin necesidad de PAM.
Mojica destaca la importancia de este descubrimiento para entender el origen y evolución de CRISPR:
“Gracias a esta recuperación, podemos ver cómo el sistema inmunológico de los microbios se ha vuelto menos dañino para sus portadores y cada vez más específico para cada virus”.
Además, «este trabajo es importante porque abre una enorme caja de herramientas para crear mejores sistemas CRISPR».
Raúl Pérez-Jiménez, coautor del estudio e investigador del Centro Vasco de Investigación Cooperativa en Nanociencia, también ve mucho potencial en la investigación.
“Estas son las proteínas Cas más antiguas jamás obtenidas. ¡Ahora, estudiemos cómo podemos hacerlos tan eficientes como los actuales, o incluso mejores!”
Es posible que las proteínas anteriores puedan hacer cosas que los CRISPR actuales no pueden, como cortar secuencias de ADN y ARN de cadena doble y sencilla al mismo tiempo.
“Son como navajas suizas. Tienen tijeras, sacacorchos, agujas, destornilladores… probablemente no sean las mejores herramientas, pero las tienen todas”, observa Pérez-Jiménez.
Miguel Ángel Moreno Pelayo -jefe de genética del Hospital Ramón y Cajal de Madrid y otro coautor del trabajo- afirma que la reconstrucción de proteínas antiguas abre la posibilidad de diseñar nuevas formas de CRISPR sintéticas “que no existen en la naturaleza .” Entre otros proyectos, él y su equipo están desarrollando un método para corregir defectos genéticos en pacientes con ELA.
El coautor Lluís Montoliu, investigador del Centro Nacional de Biotecnología de Madrid, destaca otra ventaja de las proteínas Cas primitivas. A diferencia de las proteínas más modernas, el sistema inmunitario humano no las detecta, lo que significa que es menos probable que sean rechazadas por el sistema inmunitario de los pacientes cuando se utilizan en futuras aplicaciones médicas.
Miguel Ángel Moreno Mateos, especialista en edición de genes del Centro Andaluz de Biología del Desarrollo, celebra el nuevo estudio:
“Particularmente fascinante es la resurrección del antiguo Cas9 [proteins] y el análisis de su actividad miles de millones de años después. Estos Cas9 resucitados presentan nuevas posibilidades con un potencial considerable en biotecnología”. Aunque, advierte, “hay que hacer más estudios y análisis para que esto sea una realidad”.
