Opinión: Sobre la irreversibilidad de los impulsores genéticos
Aedes aegyptiWIKIMEDIA, MUHAMMAD MHDI KARIMEn 2008 se propuso a la Sociedad Geológica de Londres que habíamos entrado en una nueva era geológica, el Antropoceno. Esta proposición, basada en evidencia geológica y biológica, argumentaba que la Tierra ahora está experimentando un evento de extinción que rivaliza con cualquiera en la historia de la vida. Dada la comprensible preocupación de que estamos en el proceso milenario de provocar un cataclismo en nuestro planeta, puede sorprender que los investigadores estén desarrollando una tecnología que podría permitir la erradicación deliberada de cualquier especie determinada.
Los mosquitos son vectores de enfermedades mortales. La fiebre del dengue, el virus del Nilo Occidental y la malaria son solo algunas de las calamidades que ayudan a propagar. Cientos de millones de personas sufren cada año enfermedades transmitidas por mosquitos. A menudo, nuestra mejor defensa es detener o matar a los insectos; levantamos redes para mantenerlos a raya, los combatimos con pesticidas y…
George Church y sus colegas en Harvard, mi institución, y en otros lugares publicaron recientemente dos artículos que describen cómo los investigadores podrían lograr precisamente eso: la modificación o erradicación de una población de mosquitos salvajes. Su enfoque aprovecha la reciente explosión en el uso de la tecnología de edición del genoma CRISPR para crear impulsores genéticos.
Los impulsores genéticos trastornan las convenciones de la selección natural. Normalmente, un alelo se propaga en una población en proporción a su aptitud; es decir, cuanto más progenie tiene un organismo que lleva ese alelo, en promedio, más extendido se vuelve. Los impulsores genéticos son una forma de eludir esta tendencia universal.
En 2003, Austin Burt sugirió que al usar elementos genéticos egoístas, cualquier modificación genética podría imponerse a una especie entera. Usando endonucleasas de búsqueda, Burt colaboró con Andrea Crisanti del Imperial College London para demostrar primero que un gen arbitrario, en este caso, una proteína fluorescente, podría fijarse en una población y, segundo, que la proporción de sexos de los mosquitos descendientes podría estar sesgada al 95 por ciento de machos, con un ojo hacia la erradicación.
Las endonucleasas autodirigidas, como las empleadas por Burt, Crisanti y sus colegas, son notoriamente engorrosas. Pero el enfoque CRISPR, señaló recientemente el equipo de Church, es más fácil de usar y podría cumplir el mismo propósito de manera más efectiva. El equipo argumentó que el uso de la proteína Cas9 ha democratizado la edición del genoma, haciendo que el desarrollo de organismos genéticamente modificados (GM) esté al alcance de muchos laboratorios. De hecho, ya hay compañías que, por una tarifa, usarán CRISPR para producir un mosquito GM personalizado para usted.
Uno de los ingenios de este plan es que CRISPR puede ser utilizado para cortar cualquier gen en el genoma. De hecho, la multiplexación permite cortar varios genes a la vez. Una vez que se corta el gen de tipo salvaje, la recombinación homóloga (HR) lo reemplaza con cualquier forma alterada del gen que se haya insertado en el organismo mutante. HR, como CRISPR, es en gran medida independiente de la secuencia que está reemplazando y, como tal, permite la inserción de casi cualquier gen.
Basado en los estudios pioneros de El equipo de Burt y Crisantis, además del entusiasmo bien fundado por el potencial de CRISPR para simplificar el proceso de edición del genoma, no es descabellado concluir que este enfoque podría funcionar. En su propuesta, Church y sus colegas pidieron discusiones transparentes, inclusivas y bien informadas sobre el despliegue de esta tecnología.
El equipo ha descrito una variedad de formas en que la tecnología podría hacerse seguro, cómo podría revertirse y cómo podrían introducirse múltiples cambios en las poblaciones silvestres, sucesivamente. Pero las preocupaciones de que los genes Cas en las poblaciones silvestres puedan ser problemáticos se dejan en gran parte sin explorar; se supone que estos genes realizarán sus tareas designadas mientras confieren un costo mínimo de aptitud al organismo. La noción de que los organismos que evolucionan con una enzima de corte de ADN exógena podrían aprovecharla de formas nuevas e inesperadas (como se ha visto en los bacteriófagos) aún no se ha reconocido.
La descripción de los autores de un accionamiento de inversión merece especial atención. En el artículo adjunto de Science, los investigadores sugirieron que los impulsores de reversión se prueben junto con cualquier impulsor genético propuesto. Muestran que después de que se completa un impulso genético, un segundo impulso puede reemplazar al primero, después de lo cual un tercer impulso puede reproducir el gen de tipo salvaje, cada uno mediante el mismo mecanismo. Si la especie sobrevive a tres manipulaciones sucesivas de toda la población, se supone que se quedará donde empezó, con una versión de tipo salvaje del gen manipulado y una copia de la proteína Cas9 junto con algunos ARN guía dirigidos al casete anterior. . Pero esto no es una inversión verdadera; no existe un mecanismo propuesto para volver a una población de tipo salvaje que carece de un locus CRISPR.
Lo que hace que esta propuesta sea convincente es que equilibra una preocupación humanitaria inmediata con la urgencia de no interfieren con la naturaleza.
En siglos pasados, los científicos se han enfrentado a especies invasoras destructivas como el escarabajo de caña de lomo gris introduciendo sapos de caña para que se los coman. Australia todavía está sufriendo las consecuencias de que los sapos de caña se hayan abierto camino a través del continente sin causar mucho daño a su escarabajo objetivo; han tenido mucho más éxito en la reducción de las poblaciones de reptiles nativos.
Con el enfoque de impulso genético descrito, los autores proponen dar un giro del siglo XXI a la práctica introduciendo un impulso genético tras otro para corregir las consecuencias imprevistas a medida que se descubren.
Los organismos GM en la naturaleza no son nuevos. Los temores de que los organismos cultivados en laboratorio destruyan los ecosistemas son en gran medida infundados. Incluso se han realizado pruebas de campo de impulsores genéticos que no involucraron la manipulación del genoma del mosquito, solo la infección con una cepa de una bacteria de rápida propagación que previene la transmisión del dengue. Sin embargo, existen tecnologías alternativas para acabar con las poblaciones locales de mosquitos de modo que puedan dejar a las poblaciones humanas vulnerables libres de enfermedades mortales. Lo que es único acerca de la propuesta de impulsores genéticos basados en CRISPR/Cas9 es que los alelos silvestres se volverían incapaces de competir, la selección darwiniana se invertiría y las decisiones tomadas por los investigadores podrían quedar escritas de forma permanente en los genomas de poblaciones silvestres enteras.
En una carta del 29 de agosto a Science, David Gurwitz de la Universidad de Tel Aviv respondió a la propuesta de impulsores genéticos del equipo argumentando que dicha investigación debería clasificarse para evitar su uso en el desarrollo de armas. En respuesta, los coautores de la propuesta, Kenneth Oye del MIT y Kevin Esvelt de Harvard, señalaron que restringir la información sería contraproducente, ya que impediría la investigación sobre la contención y la reversión. Si bien esta es una preocupación crucial, parte de la suposición no comprobada de que los impulsores genéticos se pueden poner en uso sin una catástrofe. Dado que los impulsores genéticos necesariamente alterarán poblaciones silvestres enteras, debemos estar seguros de que no causarán daño desde un punto de vista ecológico.
Solo a través de la discusión y el consenso puede la comunidad científica proporcionar un marco sobre cómo esta tecnología podría aplicarse de forma segura, si es que se aplica.
Noam Prywes es candidato a doctorado en química en la Universidad de Harvard .
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