Aunque su nombre parezca un trabalenguas, el sistema CRISPR-Cas es simple: las bacterias tienen pequeños trocitos de ADN en su interior que pertenecen a virus. Lo que hacen es coleccionarlos a modo de recuerdo cada vez que tienen un virus para que cuando ese virus u otro similar vuelva puedan utilizar esos pequeños trocitos para dirigirse al ADN del virus y cortarlo. Es un sistema de protección, el sistema inmune del que tanto se habla últimamente.

El grupo de Nanobiotecnología del centro de investigación internacional ubicado en Donostia CIC nanoGUNE, liderado por Raúl Pérez-Jiménez, lleva años estudiando la evolución de las proteínas desde el origen de la vida hasta nuestros días. Realizan reconstrucciones ancestrales de proteínas y genes de organismos extintos para observar qué cualidades tienen y si son utilizables en aplicaciones biotecnológicas. Se puede decir que viajan en el tiempo por medio de técnicas bioinformáticas.

Antecedentes

Hace diez años lo que se hizo con el sistema CRISPR-Cas, que es el sistema inmune de las bacterias, fue lo siguiente: si la bacteria puede utilizar estos pequeños trocitos de ADN para dirigirse al ADN del virus y cortarlo, en lugar de poner trocitos de virus, pusieron trocitos de cualquier ADN; por ejemplo, un trocito de ADN que viene de nuestro genoma y que tiene una pequeña mutación que cause una enfermedad. Cortaron el trozo de ADN que tiene esa mutación que causa esa enfermedad, con lo cual el sistema CRISPR se rediseñó para que pudiera servir para evitar esas enfermedades, porque permite ir a un gen que está defectuoso y reescribirlo. Ahí está la peculiaridad del sistema CRISPR-Cas.

2.600 millones de años atrás

«Lo que hemos hecho ahora es descubrir o indagar en el pasado de este sistema yendo a formas muy-muy primitivas, de hace 2.600 millones de años, que tienen dos aspectos interesantes», cuenta a GARA Pérez-Jiménez.

«Primero, el sistema inmune nuestro no reconoce esas formas porque son tan antiguas que nunca hemos estado expuestas a ellas. Esa es la primera ventaja. Y la segunda es que al ser formas que no han evolucionado de una manera tan específica son más versátiles, más flexibles, no tienen restricciones moleculares, no necesitan unas guías específicas, lo que les da un enorme interés desde el punto de vista de las aplicaciones biotecnológicas», explica el director del estudio publicado en la prestigiosa revista científica “Nature Microbiology”.

Amplía el catálogo

Raúl Pérez-Jiménez destaca que, potencialmente, aparte del estudio del interés evolutivo, que es probablemente de lo que menos se esté hablando, estas herramientas podrían utilizarse para hacer edición genética y corregir mutaciones que generan enfermedades con la peculiaridad de que tendríamos una ventaja desde el punto de vista del sistema inmune y, además, esta flexibilidad.

«Este descubrimiento, añadido a lo que ya tenemos, hace que vayamos extendiendo el catálogo para la edición genética», apunta.

Evidentemente, tenían ciertas sospechas de que las enzimas estudiadas podían ser no tan específicas, pero luego han descubierto un universo nuevo. «Incluso a día de hoy seguimos descubriendo cosas interesantes, no esperábamos tener estas proteínas tan peculiares, tan únicas e interesantes», admite Pérez-Jiménez. «Me gusta pensar que acerca un poco más el día en que la edición genética sea común en el tratamiento de enfermedades», agrega.

Un trabajo inmenso

Ha sido un trabajo que empezó con poca gente y al que, conforme han ido añadiendo complejidades, se han adherido colaboradores para expandirlo. «Realmente empecé yo solo, realizando un estudio teórico computacional, pero luego quise hacer un experimento y se añadió gente de mi grupo de investigación», recuerda Pérez-Jiménez.

Después contactaron a otros colaboradores como Francis Mojica, de la Universidad de Alicante, quien acuñó el acrónimo CRISPR; Lluís Montoliu, investigador del CNB-CSIC y del CIBERER; Marc Güell, de la Universidad Pompeu Fabra y Premio Nacional en Investigación y Transferencia Tecnológica en el campo de la edición de genomas con fines terapéuticos; Miguel Ángel Moreno-Pelayo, jefe del servicio de Genética del Hospital Ramón y Cajal-IRYCIS; y Benjamin Kleinstiver, del Hospital General de Massachusetts y de la Escuela de Medicina de Harvard, referente mundial en el diseño de sistemas CRISPR-Cas.

«Al final hemos hecho un consorcio en el cual cada uno ha contribuido para un trabajo inmenso de cuatro años con 22 personas y mucho dinero invertido, pero que merece la pena porque es un descubrimiento muy peculiar», declara el investigador Ikerbasque.

El próximo paso

El siguiente paso es comprobar que pueden utilizar estas enzimas para aplicaciones reales. «Vamos a aplicar estas enzimas a diferentes enfermedades. Nosotros nos hemos centrado en la ELA (esclerosis lateral amiotrófica)».

Hay un grupo de Madrid, con Montoliu, que las está utilizando para corregir mutaciones relacionadas con el albinismo. Otro grupo las está utilizando para corregir mutaciones relacionadas con enfermedades cardiacas.