El desafío de la edición génica en plantas / Miguel Alfonso

Opiniones y Experiencias - 10 Jun, 2019

Miguel Alfonso Lozano 
Departamento Nutrición Vegetal
   Estación Experimental de Aula Dei 
Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)

La manipulación eficiente y estable del genoma de cualquier organismo vivo ha sido un objetivo prioritario de los biotecnólogos desde la irrupción de las técnicas de biología molecular basadas en el ADN recombinante. En el caso concreto de la biología vegetal, la manipulación genética ha sido indispensable para, en primer lugar, estudiar la propia función de los genes y proteínas en el metabolismo celular y, en segundo lugar, aplicar dicho conocimiento al diseño de herramientas moleculares que han permitido mejorar la selección de variedades. Dos estrategias han contribuido a generar nueva variabilidad genética. Por un lado, la mutagénesis química o con radiaciones ionizantes, altamente inespecífica y que suele llevar asociada largos y complejos procesos de selección del fenotipo deseado. Por otro lado, la obtención de plantas transgénicas, que expresan un gen de otro organismo, y que confieren una característica única a la nueva planta como la resistencia a un herbicida o a una determinada plaga. Los problemas derivados del uso de ambas estrategias han permitido el desarrollo en los últimos años de metodologías alternativas basadas en la utilización de nucleasas específicas, con una clara mejora frente a las metodologías anteriores debido a su alta especificidad. Entre ellas, CRISPR/Cas9 ha revolucionado la biología molecular moderna.

En su origen, CRISPR/Cas9 fue identificado en bacterias como un sistema inmune adaptativo capaz de eliminar el ADN procedente de infecciones virales. El trabajo desarrollado por el Dr. Mojíca en la Universidad de Elche demostró que dicho sistema inmune se basaba en la existencia de una nucleasa, Cas9, guiada por un ARN capaz de reconocer una secuencia específica flanqueada por una serie de secuencias cortas palindrómicas repetidas regularmente o “Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeat (CRISPR)”. Posteriormente, las Dras. Doudna y Charpentier demostraron que esa metodología podía editar cualquier gen de cualquier organismo mediante el diseño de un ARN de guiado adecuado. Desde su descubrimiento, la edición génica mediante el sistema CRISPR/Cas9 se ha generalizado en todos los organismos vivos, incluyendo un número creciente de especies vegetales entre las que encontramos especies modelo (Arabidopsis thaliana) y algunas de interés agronómico tales como arroz, tomate, maíz, trigo, cebada, patata o soja.

Frente al entusiasmo que en la comunidad científica y en el sector biotecnológico provocó la aparición de CRISPR/Cas9, determinados sectores de la opinión pública, vinculados a grupos proteccionistas, mostraron su inquietud por el desarrollo de nuevas variedades vegetales editadas genéticamente. Esta inquietud se manifestó tanto en los Estados Unidos como en Europa, produciéndose dos reacciones completamente diferentes frente al mismo hecho científico. Así, mientras en los Estados Unidos, el Departamento de Agricultura decidía que las plantas editadas genéticamente mediante CRISPR/Cas9 serían consideradas como plantas normales a todos los efectos y su cultivo quedaba fuera de toda restricción, en Europa una sentencia del pasado mes de julio del Tribunal de Justicia Europeo, tras demanda del sindicato de productores agrarios francés, consideraba “que los organismos generados por mutagénesis son Organismos Modificados Genéticamente (OMG) al entender que esta técnica altera la genética de los organismos de una forma que no se da en la naturaleza. Esto supone que las plantas y otros organismos cuyo genoma se modifica con la técnica de edición genética CRISPR/Cas9 y otras similares estarán reguladas por la directiva comunitaria de 2001 que controla el desarrollo y cultivo de organismos transgénicos”. Esta sentencia produjo un considerable malestar entre los grupos de investigación y empresas biotecnológicas, que ya estaban desarrollando proyectos dirigidos al desarrollo de nuevas variedades o productos vegetales.

Pero, ¿existen argumentos científicos que justifiquen esa decisión? En primer lugar, tal y como mencionábamos anteriormente, CRISPR no es ningún invento de laboratorio sino algo que la Naturaleza desarrolló en las bacterias hace varios millones de años. En los últimos años hemos aprendido a controlar un proceso cuyo origen es 100% natural. En segundo lugar, y a diferencia de los eventos transgénicos autorizados en España (maíz Bt resistente al taladro), no estamos introduciendo genes de otro organismo en la planta, sino manipulando los genes del propio organismo, es decir, no estamos creando ninguna quimera. La mayor crítica, basada en la observación científica, a la que se enfrenta la edición génica mediante CRISPR/Cas9 es la aparición de modificaciones en genes no deseados diferentes a aquellos que se pretendían modificar, como consecuencia de un funcionamiento no específico de Cas9. Este problema ocurre, pero también cuando se utiliza la mutagénesis química o por radiaciones ionizantes. El continuo desarrollo de CRISPR/Cas9 está consiguiendo reducir drásticamente este problema. Así, nuevas herramientas bioinformáticas nos permiten a día de hoy diseñar el ARN de guiado reduciendo la probabilidad de que ese ARN pueda reconocer secuencias no deseadas. El uso de versiones modificadas del enzima Cas9, con mayor especificidad, o bien sistemas moleculares que bloquean la acción de Cas9 hasta que la unión del RNA de guiado con la región del ADN a modificar no se produce, han reducido este riesgo considerablemente, pero no completamente. Al igual que en procedimientos utilizados en la mejora clásica, podemos cruzar las plantas editadas con los individuos parentales no editados y analizar la segregación de nuestro gen/carácter en la progenie, eliminando así cualquier efecto negativo de la edición.  Incluso de esta manera podemos obtener plantas libres del marcador molecular (transgene clean) utilizado para monitorizar la introducción del constructo con el ARN de guiado y Cas9 en la planta.

En definitiva, y a pesar de que no ha sido desarrollada en su totalidad, CRISPR/Cas9 es ya la herramienta de manipulación génica del presente y del futuro. Reglamentemos su utilización, pero no renunciemos a ella.