Ingeniería genómica mediante sistemas CRISPR-Cas

Abstract

Desde su descubrimiento, a finales de la década de los ochenta, hasta la actualidad, las secuencias denominadas CRISPR, se han revelado como instrumentos a través de los cuáles provocar cambios dirigidos en secuencias génicas de interés. El conocimiento de su función y actuación natural en microorganismos permitió a los científicos, sospechar sus posibles aplicaciones como herramienta de edición genómica ya que el sistema era capaz de reconocer elementos genéticos externos, incorporarlos y, tras esto, identificarlos mediante apareamiento de bases y cortarlos. Es este último mecanismo, el de identificación por apareamiento de bases y corte de la secuencia, el que se aprovecha en aplicaciones de ingeniería genómica. La herramienta se compone de dos elementos claramente diferenciados, la fracción nucleotídica constituida, normalmente, por el sgRNA y, la fracción enzimática representada por Cas9. Una vez introducido el sistema en la célula requerida, el sgRNA diseñado de manera específica, guía y señaliza a la proteína Cas9 la posición de la secuencia a modificar mientras que es esta última la que induce un doble corte en el DNA celular. A partir de este momento, es tarea de los sistemas de reparación celular el introducir la mutación deseada. Se tienen dos vías de reparación, la vía de unión de extremos no homólogos (NHEJ) o la vía de reparación directa por homología (HDR). Mediante la vía NHEJ se promueven mutaciones de inserción o deleción que generan, por un cambio en la pauta de lectura, un codón de terminación y, por tanto, una disrupción del gen. Si lo que se desea es modificar la secuencia génica sin truncarla, se debe proporcionar a la célula un molde de reparación portador de la mutación puntual pretendida y se sigue la vía HDR. No obstante, modificando de diferente manera la proteína Cas9, la herramienta es capaz de provocar otro tipo de cambios o de ejercer diversas funciones como la de regulador transcripcional entre otras. Así pues, la importancia del sistema CRISPR-Cas como herramienta de edición genómica, recae en su capacidad para guiar y marcar dianas en el DNA no mediante interacciones DNA-proteína, sino mediante un apareamiento DNA-RNA que promete ser más específico. A través del desarrollo de la técnica de uso y la optimización y depuración de la misma, se prevé que, en un futuro, sea posible la aplicación rutinaria de la tecnología CRISPR-Cas tanto en investigación básica, dónde ya se emplea, como en biotecnología y medicina.