17 Feb REPROGRAMANDO NUESTRO GENOMA. DE LA CLONACIÓN A LA MEDICINA CRISPR (Y II)
José Becerra Ratia*
Academia Malagueña de Ciencias
Desde la reprogramación nuclear de Gurdon (1963) a la medicina CRISPR (2023) basada en las tijeras moleculares, pasando por la oveja Dolly y las células de pluripotencia inducida de Yamanaka (2006), la Ciencia ha hecho un largo recorrido con un objetivo claro, saber cómo se regula la acción de los genes de los individuos y cómo se puede influir desde fuera para corregir errores genéticos que causan enfermedades.
En el artículo anterior relatábamos cómo una historia que empezaba en los años 60 del s. XX con unos experimentos bien diseñados para arrojar luz en asuntos trascendentes, pero sin pretensiones de aplicación, eran coronados en 2006 con otros que daban a aquellos, importancia manifiesta, y ambos alcanzaban la cima de la historia biomédica con el reconocimiento del Premio Nobel de Medicina en 2012.
Y es que, efectivamente, mucho de lo que hoy vemos traducido en terapias asombrosas empezó siendo posible a mediados del s. XX cuando se sentaron las bases del conocimiento del soporte químico de la herencia de los caracteres, el ADN, aquel polvo blanquecino, gomoso, que hasta entonces se encontraba en las estanterías de los laboratorios sin aparente interés para nadie. Su capacidad de autoperpetuación, su transmisión a la descendencia y finalmente su responsabilidad en la salud y en la enfermedad, hicieron de esta molécula el centro de máxima atención mundial.
Hacia los años 70 del siglo pasado se habían establecido los cimientos de la Biología moderna, enunciándose el llamado “Dogma Central de la Biología Molecular” según el cual, en el ADN de las células está impreso el mensaje del contenido genético de cada especie, escrito en lo que se llamó el Código Genético, que no es más que una secuencia ordenada de nucleótidos escritos sobre cuatro moléculas, cuatro bases nitrogenadas llamadas, Adenina, Timina, Guanina y Citosina, ordenadas en grupos de tres, tripletas, en una secuencia perfecta. Esta secuencia se transcribe en el mismo núcleo a un segundo ácido nucleico, el llamado ARN, que porta el mensaje hasta el citoplasma como ARN mensajero (el hoy famosos ARNm) que es el que, en la maquinaria molecular sintetizadora de las proteínas, el llamado ribosoma, traduce ese mensaje en una secuencia específica de aminoácidos que constituye cada una de los cientos de proteínas conocidas. Los errores que puedan producirse en este proceso, a veces, dan lugar a cambios en una proteína determinada, que puede originar una situación patológica. Sin bien es cierto que se han descubierto en los años posteriores alteraciones de esta “norma general”, en lo fundamental, este dogma sigue vigente.
El último cuarto del s. XX continuó siendo una cascada de hallazgos científicos que condujeron al nacimiento de la Ingeniería Genética y a un conocimiento profundo en el manejo de este “dogma central”, produciéndose avances tan espectaculares y trascendentes como el ADN recombinante, que es una manera de introducir cambios en el mensaje genético a través de una manipulación en el laboratorio, que condujo a la transgénesis, o formas artificiales de modificación genética que dieron lugar a la “domesticación” de microrganismos o células para hacerlas útiles en la producción de moléculas con un valor biológico o médico. Es el caso de la producción de insulina, hormona del crecimiento, somatostatina, interferón, etc., sin olvidar los organismos transgénicos y su valor en la investigación biomédica o la producción de variedades vegetales de gran valor económico y social (maíz, algodón, soja, etc.).
Según se iba profundizando en el conocimiento de esta tecnología fueron surgiendo posibilidades de uso en asuntos de gran trascendencia, sobre todo tras la secuenciación del genoma humano que identificaba los genes de la especie. Antes, en los años 80 surgieron los primeros pasos de la terapia génica, es decir, una forma de tratamiento que utiliza la transferencia de un gen a las células de un paciente para curar una enfermedad debida a defectos en ese gen. Si se sabe que una patología se produce como consecuencia de una alteración genética, la idea era, revertir esa información en los genes para que se restablezca la normalidad.
A pesar de lo incipiente de la técnica en aquel entonces, y como siempre ocurre, por la enorme presión que supone la existencia de enfermedades incurables y la posibilidad de usar una tecnología nueva que puede mejorar la situación de miles de enfermos, en los últimos años del siglo pasado se iniciaron ensayos clínicos en EE.UU. para tratar ciertas inmunodeficiencias severas que resultaron en un fracaso estrepitoso, con el fallecimiento de algún enfermo tratado en los ensayos clínicos y la cancelación de los mismos por parte de la administración responsable, la FDA norteamericana. Como ocurre tantas veces, la precipitación en la aplicación clínica de un resultado científico da al traste con la misma y retrasa considerablemente el proceso, en este caso, más de veinte años. De ahí que no debamos ser injustos con las agencias reguladoras por su aparente exceso de celo, siempre que sea para seguridad de todos.
Hasta hace pocos años, la manera de introducir genes en las células de un organismo era usando los llamados vectores, principalmente, virales que facilitan la inserción en el genoma receptor, pero dejan incorporado el propio genoma del vector, lo que introduce incertidumbre sobre el destino y valor biológico de esa secuencia génica introducida junto al gen de interés. Pero a partir de los primeros años del s. XXI se iniciaron los pasos para realizar la inserción de genes por un procedimiento completamente diferente, sin intervención de vectores, que ha venido en llamarse Edición Génica.
El origen de esta tecnología es el laboratorio de un microbiólogo español, Francisco Juan Martínez Mojica (cuya firma científica es F.J.M. Mojica), de la Universidad de Alicante, que encontró que unas bacterias que viven en las salinas y que tenían unas llamativas secuencias génicas repetidas en su ADN, que él bautizó como CRISPR, de sus siglas en inglés Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, o sea,repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente espaciadas. Entre esas secuencias repetidas, las bacterias van incorporando el genoma de los virus que las infectan, de tal forma que se trata de un sistema con el que las bacterias memorizan a los virus que, en infecciones posteriores, son reconocidos gracias al sistema CRISPR, que actúa como unas “tijeras moleculares” teledirigidas para destruir a los virus infectantes. Esto que, en sí, era un descubrimiento importante, porque era un sistema molecular desarrollado de forma natural por las bacterias, desde hace millones de años, para su defensa de las infecciones por virus, fue perfeccionado por otros investigadores que propusieron que el mecanismo CRISPR podía usarse para modificar el ADN en células eucariotas, incluidas las humanas, desarrollando la herramienta CRISPR-Cas9 para editar genes. Ésta utiliza una molécula de ARN con un diseño especial para guiar a la enzima Cas9 hacia una secuencia particular del ADN. Después, esa enzima corta las hebras de ADN en ese lugar y quita un trozo pequeño. Esto produce un espacio donde se colocará la nueva pieza de ADN, el nuevo gen.
En resumen, todo un conjunto de técnicas de ingeniería genética que permiten la modificación de una secuencia de ADN, ya sea añadiendo, suprimiendo o reemplazando alguna de las piezas (nucleótidos) que lo componen. Estos resultados fueron publicados en 2012 en Science, por la bioquímica francesa Emmanuelle Charpentier y la química estadounidense Jennifer Doudna, que habían decidido colaborar pocos meses antes, seducidas por la crisper, que así se le llama coloquialmente a la herramienta encontrada por Mojica. En este artículo es donde las autoras se percataron de la importancia de este mecanismo, de tal manera que en 2020 merecieron el Premio Nobel de Química. Francis Mojica quedó fuera del premio Nobel y, lo que es peor, también del Princesa de Asturias de Investigación Científica y Técnica, aunque ha recibido numerosos otros reconocimientos que le convierten en uno de los investigadores actuales más estimados y reconocidos.
En estos últimos años han confluido todas estas investigaciones, eminentemente básicas, junto con otras, también básicas, que desde 1997 explicaban el fundamento de dos enfermedades de la sangre conocidas como anemia falciforme y beta talasemia, que cursan con mutaciones o alteraciones, respectivamente, del gen de la beta globina, que impiden que la hemoglobina, la proteína transportadora del oxígeno en los glóbulos rojos, se sintetice adecuadamente. En estos pacientes los hematíes adquieren formas extrañas y son poco eficientes en su función, lo que dificulta su tránsito por los vasos sanguíneos pequeños, originando dolores, embolias, infartos cerebrales y cardiacos, etc. que condicionan gravemente la vida de las personas que las padecen. Nombres como Grosveld, Orkin o Dan Bauer están ligados a los hallazgos básicos fundamentales relacionados con estas patologías en los últimos casi 30 años, pero fue Bauer, discípulo de Orkin, ambos en Harvard (Boston), en 2015, el que usó las herramientas CRISPR para conseguir reducir significativamente la expresión del gen que causaba el mal. Solo la reducción en la expresión de ese gen era suficiente para que mejoraran claramente los síntomas de la enfermedad.
Todos estos conocimientos confluyeron, no casualmente, con los intereses de la empresa suiza CRISPR Therapeutics, cofundada por la propia Charpentier, que junto con la compañía estadounidense Vertex Pharmaceuticals, empezaron a desarrollar un medicamento consistente en la crisperización en el laboratorio de las células madre de los glóbulos rojos de los enfermos, para su posterior infusión en el paciente del que proceden, tras una quimioterapia para eliminar las células defectuosas del mismo. Los ensayos clínicos se iniciaron en 2018 y sus resultados positivos se publicaron en la revista New England Journal of Medicine en 2021, lo que motivó el progreso de los ensayos a fases más avanzadas, y todo este acervo de conocimiento concluyó en los últimos meses de 2023 con la aprobación de un medicamento que se ha llamado Casgevy, primero en la agencia reguladora británica y después en la FDA norteamericana, habiendo sido recomendado su uso por la agencia europea, EMA, en los últimos días de diciembre de 2023. Con ello podemos decir que ha nacido la Medicina Crisper.
Cómo llegará esta terapia a los pacientes será otra historia, porque necesariamente es un procedimiento complejo y por tanto caro, cifrado, en este momento, en más de dos millones de dólares por paciente y, obviamente, al alcance de muy pocos y con riesgo de quiebra para los sistemas públicos de salud. La ética y la necesaria economía de mercado deberán conciliarse para que los cientos de personas que pueden beneficiarse de este medicamento en el mundo, incluidos los que viven en países pobres, lo hagan en condiciones de una cierta igualdad.
Cabe invocar aquí el dilema, muchas veces discutido, sobre la investigación básica y/o aplicada, a mi juicio controversia inconsistente y estéril. Los párrafos anteriores nos demuestran que, ciertamente, existen dos formas de investigación científica, la buena y la mala, la que se hace bien y la mal enfocada y peor resuelta y, por tanto, prescindible por inútil. El investigador novel debe saber que una buena investigación estará sustentada en la formulación de buenas preguntas que, necesariamente, estarán precedidas de un estudio y conocimientos profundos, tras los cuales se plantearán los experimentos adecuados, con los medios al alcance de cada cual, analizando los resultados escrupulosamente y con la máxima honestidad, e intentando publicarlos allí donde serán leídos, con objeto de que la sana discusión entre iguales conduzca a la luz más brillante.
*José Becerra Ratia es Catedrático de Biología Celular y Profesor Emérito de la Universidad de Málaga. Académico de Número de la Academia Malagueña de Ciencias.
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