Agencias, Ciudad de México.- Un emocionante viaje en el tiempo utilizando tecnologías bioinformáticas ha permitido reconstruir proteínas que existieron hace 2.600 millones de años. Estas proteínas son los ancestros del sistema de edición genética CRISPR/Cas y poseen la misma capacidad de editar genes que las variantes actuales, e incluso son más versátiles.

Este fascinante hallazgo, publicado en Nature Microbiology, lleva la firma de un equipo de científicos españoles. La resurrección de estos ancestros del sistema CRISPR/Cas abre nuevas perspectivas para las conocidas “tijeras” de edición genética, que podrían tener aplicaciones revolucionarias según afirman los investigadores.

El sistema CRISPR es una herramienta biológica presente en muchas bacterias, que les permite defenderse contra los virus cortando fragmentos del material genético de los atacantes y almacenándolos en sus propios genes para recordarlos.

Durante años, la ciencia ha utilizado este sistema como una herramienta de edición genética que permite modificar el genoma con una precisión sin precedentes, de manera simple y más económica, abriendo grandes posibilidades para el tratamiento de enfermedades congénitas.

El sistema CRISPR-Cas9, derivado de la bacteria Streptococcus pyogenes, ha sido utilizado por la gran mayoría de laboratorios. Sin embargo, esta bacteria patógena que provoca otitis y laringitis desencadena respuestas inmunológicas en muchas personas, lo que limita su uso en terapia génica.

El genetista Lluís Montoliu, vicedirector del Centro Nacional de Biotecnología (CNB) del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), explica que se necesitan más sistemas CRISPR-Cas para superar esta limitación. Con este objetivo en mente, los científicos han estado buscando bacterias en lugares remotos, desde el desierto de Atacama hasta Groenlandia, que no tengan ninguna relación con los seres humanos, con el fin de aislar nuevos sistemas CRISPR. Y según Montoliu, estos esfuerzos están dando frutos.

Sin embargo, el equipo coordinado por Raúl Pérez-Jiménez de la Asociación-Centro de Investigación, Cooperativa en Nanociencias (CIC nanoGUNE) decidió adoptar un enfoque diferente: viajar en el tiempo.

“Nos embarcamos en el intento de resucitar proteínas CAS ancestrales que probablemente existieron en bacterias que vivieron hace miles de millones de años”, explica Montoliu.

Utilizando técnicas bioinformáticas, los investigadores lograron reconstruir por primera vez la historia evolutiva de los sistemas CRISPR-Cas, desde sus ancestros de hace 2.600 millones de años hasta la actualidad. Para ello, seleccionaron un grupo de bacterias con una relación evolutiva más o menos cercana y utilizaron la secuencia del gen Cas9 para retroceder en el tiempo y calcular cuál podría haber sido la secuencia de bacterias ancestrales que dio origen a la diversidad actual.

Montoliu aclara que no se sabe qué bacterias existieron en la época de los dinosaurios o incluso más atrás, hasta hace 2.600 millones de años, pero la secuencia de aminoácidos generada por el ordenador es compatible con las secuencias actuales.

A lo largo de esta línea temporal, el equipo seleccionó cinco momentos clave: hace 37 millones de años, 137 millones, 200 millones, 1.000 millones y 2.600 millones, para identificar las secuencias de aminoácidos que luego se sintetizaron en el laboratorio en forma de moléculas de ADN. Estas moléculas se utilizaron para estudiar y confirmar la funcionalidad de los sistemas CRISPR ancestrales.

El laboratorio de Montoliu tuvo la tarea de introducir estas secuencias ancestrales de CRISPR en células humanas en cultivo y comprobar si podían editar el gen deseado, como si estuvieran utilizando un sistema Cas-9 actual.

“Sorprendentemente, estas proteínas ancestrales siguen funcionando como herramientas de edición genética. Las utilizamos en dos genes que, cuando están mutados, causan albinismo, y comprobamos su eficacia”, explica Montoliu.

Una vez validado el sistema en células humanas, el siguiente paso sería probarlo en un modelo animal, como un ratón, para luego verificar su seguridad y eficacia en ensayos clínicos y terapias, según señala Montoliu.

Esta investigación también ha revelado que el sistema CRISPR-Cas se ha vuelto más complejo a lo largo del tiempo, adaptándose a las nuevas amenazas virales a las que las bacterias han estado expuestas durante su evolución.

“Es un sistema que ha sido perfeccionado a lo largo de miles de millones de años, desde una maquinaria rudimentaria y poco selectiva en sus inicios, hasta convertirse en un sofisticado mecanismo de defensa capaz de distinguir con gran precisión entre el material genético no deseado que debe destruir y su propio ADN”, explica Francis Mojica, investigador de la Universidad de Alicante y descubridor del sistema CRISPR, citado por el CSIC.

Los sistemas CRISPR actuales están adaptados para funcionar dentro de las bacterias, pero cuando se utilizan en células humanas, el sistema inmunológico provoca una respuesta de rechazo y existen ciertas restricciones moleculares que limitan su uso.

Sin embargo, Pérez-Jiménez destaca que “en los sistemas ancestrales algunas de esas restricciones desaparecen, lo que los hace más versátiles”.

Este logro proporciona herramientas de edición genética con propiedades diferentes a las de los sistemas actuales, “mucho más flexibles”, abriendo así nuevas vías para la manipulación del ADN y el tratamiento de enfermedades, según afirma Ylenia Jabalera, investigadora del proyecto nanoGune, citada en el comunicado del CSIC.

Fuente: Yahoo