El sistema CRISPR aporta herramientas para la sostenibilidad

Francis Mojica, profesor de la Universidad de Alicante y uno de los padres de la técnica CRISPR

 

Capacidad de crecer en condiciones más difíciles, resistencias que evitan el uso de agroquímicos, mayor productividad, mayores valores nutricionales, evitar alergias, el sistema CRISPR de “edición de genes”… son  avances para la edición génica

 

I+D+i
“Quizás algo que caracteriza a la agricultura moderna y altamente cualificada es el uso de variedades muy desarrolladas con características concretas relacionadas con una serie de caracteres de interés.” Es la frase que da inicio al artículo “Tendencias en biotecnología aplicada a la agricultura” de los investigadores de la Universidad Politécnica de Cartagena, España, liderados por el catedrático Marcos Egea Gutiérrez-Cortines , en que se repasan las etapas que ha seguido el cultivo de vegetales desde la “época pregenética”, cuando hace unos 8.000 años tres civilizaciones alejadas entre sí sacaron partido de tipos de arroz y mijo que no perdían la semilla.

A partir de ahí las plantas continuaron mejorándose de forma intuitiva, hasta que “irrumpió la genética”; el primero congreso del tema fue en 1905. Se conoció que algunos caracteres poseen una estructura cuantitativa, en la que intervienen varios genes, y otros dependen de uno o dos genes solamente.

Los autores explican que “La genética clásica en su aplicación a la mejora tiene como principales limitaciones que algunos procesos parecen estar controlados por varios genes y segundo, y más importante, que los genes que residen en un mismo cromosoma sólo se pueden separar por procesos de recombinación de cromosomas.” Un genoma tipo tiene entre 24000 y 40000 genes, lo que ilustra el grado de dificultad que puede tener llegar a los resultados deseados mediante procesos que son de prueba y error en buena medida. Durante los años 60 se desarrollaron metodologías de transgénesis, capaces de afectar a un solo gen.

Avances desde Alicante
Esto cambió en 2005 con el trabajo desarrollado por Francis Mojica de la Universidad de Alicante. Utilizando bacterias descubrió un sistema de defensa frente a virus. A partir de 2013 esos genes de defensa se usaron para provocar cambios puntuales en un gen de interés. El mecanismo se basa en la proteína CAS, una enzima de la que existen varias versiones y que dio paso a una nueva tecnología, el sistema CRISPR de “edición de genes”. La proteína CAS permite, en presencia de un ARN adecuado, silenciar o apagar genes para para dejar de producir una proteína específica para lograr la mejora de interés.

En el vídeo hay la charla mantenida – Octubre- en la Casa de la Ciencia del CSIC en València -ver AQUÍ su página de YouTube – con Francis Mojica, profesor de la Universidad de Alicante y uno de los padres de la técnica CRISPR

 

CRISPR/CAS9 es el nombre que recibe la técnica, en referencia a Clustered Regularly Interspaced Short Palindromi Repeats y Cas 9 en referencia a la enzima que corta el ADN, ácido desoxirribonucleico.

La edición de genes puede realizarse también por otra técnica TALEN, Transcription Activator Like Effector Nuclease, pero CRISPR tiene la ventaja de ser más simple.

En cualquiera de las dos técnicas, CRISPR/CAS9 o TALEN, se trata de intervenciones que se realizan en el genoma de la propia planta, por lo que no hay trasplante de genes.

Obtención de cambios favorables en base al genoma de la propia planta
Entre 2010 y 2018 se publicaron más de 5000 artículos científicos dando cuenta de resultados obtenidos utilizando la edición génica, entre los que se cuentan la obtención de caracteres de interés como adaptaciones para al cambio climático, defenderse de enfermedades sin necesidad de agroquímicos, aumentar el valor nutricional, aumentar el rendimiento, etc. Estos cambios se logran a través de silenciar o apagar genes que dejan de producir determinadas proteínas que afectaban la manifestación del carácter de interés.

Ejemplos de logros obtenidos, que aún no se comercializan, son vides resistentes a Botrytis, plantas de pepino con resistencia a varios virus al mismo tiempo, plantas de lechuga cuyas semillas germinan por encima de 37ºC en más del 70%, tomates que producen más gracias a una mayor floración, naranjos resistentes al cancro cítrico, soja cuyo aceite tiene un mejor perfil nutricional, trigo que no afecta a los celíacos (en etapa experimental), etc.

El vídeo a continuación, producido por Chilebio, un organismo con numerosas comunicaciones explicando las ventajas de las nuevas técnicas genéticas, explica la edición de genes para la agricultura y la alimentación.

Ciclo del CSIC sobre la edición génica
La Casa de la Ciencia del CSIC, Consejo Superiod de Investigaciones Científicas, en Valencia y la Fundación Antama (*) lleva a cabo durante octubre, noviembre y diciembre 2019 un ciclo de conferencias en que se analizan diferentes facetas de la edición génica (la sede está en la céntrica Plaza de la Virgen).  José Pío Beltrán (IBMCP, CSIC-UPV) trató el tema “Cultivos transgénicos en la era de la edición genómica” (la primera imagen proviene de esa conferencia y muestra uno de los logros, tomates sin semillas), el 24 de octubre está prevista la participación del “inventor” del CRISPR, Francis Mojica (UA), … El programa del ciclo está accesible AQUÍ y el cierre es a cargo de José Miguel Mulet (IBMCP, CSIC-UPV) quien tratará el importante tema de la percepción social de los transgénicos. Las conferencias de este y otros cicloes estás disponibles en el Canal Youtube de la Casa de la Ciencia de Valencia.

Hay posturas que indican que la percepción social y política de la edición génica pueden afectar la posición de Europa en el panorama de la mejora varietal mundial y se habla de empresas que migrado instalaciones de Europa a efectos de poder sacar partido de las nuevas tecnologías genéticas disponibles.

 

Cita
Julia Weiss, Semih Arbatli y Marcos Egea Gutiérrez-Cortines (2019). Tendencias en biotecnología aplicada a la agricultura – La revolución de editado de genes por CRISPR/Cas. 15 pp

Imágenes
Las primera y segunda imágenes provienen de la conferencia de José Pío Beltrán (IBMCP, CSIC-UPV) “Cultivos transgénicos en la era de la edición genómica”. La primera, tomates sin semilla es uno de los logros de CRISPR. En la segunda, Francis Mojica.
La tercera imagen es la portada del trabajo de Julia Weiss et al.

 

Los cultivos transgénicos en la era de la edición genómica; y, las plantas del futuro. Charla en Casa de la Ciencia del CSIC en Valéncia, de José Pio Beltrán. profesor  en el Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas, CSIC-UPV

 

 

(*) Fundación Antama, Fundación para la Aplicación de Nuevas Tecnologías en la Agricultura, el Medio Ambiente y la Alimentación