Que es la tecnologia CRISPR y como puede llevar a la agricultura al siguiente nivel?

Por años, la discusion en torno a la genetica en la agricultura se centro en el uso de Organismos Geneticamente Modificados (OGM) y transgenicos. Y con esto llego la controversia sobre la seguridad y los procesos utilizados para modificar los cultivos geneticamente. A pesar del consenso cientifico de que los OGM son seguros, el debate continua.

Pero, como es a menudo el caso, la ciencia marcha hacia adelante y los nuevos avances de la genetica llamada CRISPR/Cas9 promete reemplazar a los OGM. La tecnologia esta generando titulares y seguramente hara mas en el futuro.

La tecnica, la cual fue descubierta en 2012 por Jennifer Doudna, una bioquimica de la Universidad California, Berkeley, y Emmanuelle Charpentier, una microbiologa del Instituto Max Planck de Biologia de la Infeccion, es altamente tecnica para describirla. En terminos sencillos, permite que el ADN se edite, desactivando los resultados indeseables a nivel genetico. Los rasgos deseables tambien se pueden agregar a nivel celular.

CRISPR es la abreviatura de en ingles: clustered regularly interspaced short palindromic repeats, en español repeticiones palindromicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas. La tecnologia se deriva de la antigua batalla entre virus y bacterias. Los virus atacan a las bacterias y las toman. A veces las bacterias sobreviven a un ataque, y cuando lo hacen, guardan una copia del ADN del virus. El ADN viral se guarda en la parte de la bacteria llamada CRISPR. Cuando el virus ataca a las bacterias de nuevo, las bacterias arman la proteina Cas9 con la porcion de ADN viral. La proteina Cas9 se mueve a traves de la celula buscando el ADN viral atacante. Cuando encuentra el ADN viral coincidente, el Cas9 esencialmente corta el ADN viral, haciendolo ineficaz.

Una de las principales ventajas de la tecnologia CRISPR/Cas9 es que un gen puede ser eliminado, dice el Dr. Wayne Hunter, un entomologo de investigacion en el Laboratorio de Investigacion de Horticultura del USDA en Fort Pierce. Por lo tanto, si un gen produjera normalmente una toxina o una proteina alergica, la planta ya no seria capaz de producir esa proteina. Ademas, dado que no se añadiria material genetico adicional, la planta no seria transgenica .

Y el proceso puede ser implementado rapidamente. En un articulo del New York Times, el genetista Bruce Conklin dijo de la tecnologia: “En el pasado, para cambiar un gen, era un estudio completo de una tesis de doctorado”. CRISPR ha dejado eso en el pasado.

No solo es una tecnica mucho mas rapida que el mejoramiento convencional, es tambien muy versatil. El enfoque ha funcionado en casi todos los tipos de celulas que se han probado hasta el momento, animal y vegetal.

Y para comprender la tasa en la que los investigadores estan estudiando CRISPR/Cas9, apenas hubo publicaciones cientificas sobre la tecnologia en 2012. Pero 2014 hubo mas de 225 publicaciones.

Decir CRISPR / Cas9 es tan revolucionario como Internet o el telefono inteligente es un eufemismo. Los cientificos estan estudiando aplicaciones para combatir el cancer y ya han demostrado que con tecnologia se puede eliminar el VIH de las celulas humanas infectadas. La tecnologia viene con preguntas eticas tambien, del como puede beneficiar a los seres humanos en el futuro. La idea de diseñar bebes con enfermedades reducidas vinculadas a genes defectuosos, o el potencial para retardar o revertir el proceso de envejecimiento puede ser posible un dia usando CRISPR/Cas9. Se estan investigando muchas mas aplicaciones en salud humana, animales y plantas.

Traducido por http://agriculturers.com/

Aplicaciones para la agricultura

Hunter añade que las aplicaciones potenciales de la tecnologia CRISPR/Cas9 a los problemas agricolas son infinitas.

CRISPR/Cas9 permite una edicion altamente selectiva a nivel de genes”, dice. Con la tecnologia, surge la necesidad de que los investigadores comprendan las vias biologicas, sus componentes (genes) y las funciones geneticas.

Con este entendimiento, el cientifico puede dirigirse a cosas como la vulnerabilidad a las enfermedades, o incluso tomar la amargura de un trozo de fruta.

Trabajando en cultivos celulares, se pueden producir nuevas variedades de plantas, que tienen toxinas reducidas o sin proteinas amargas ya que pueden ser eliminadas, dice Hunter. Dado que la tecnologia funciona en la etapa embrionaria, todas las plantas subsiguientes propagadas a partir de la nueva variedad tambien seguiran teniendo el rasgo seleccionado (no amargo), siendo permanente como lo que ocurre en las mutaciones naturales de genes a traves del fitomejoramiento tradicional.

El Dr. Nian Wang, profesor asociado de microbiologia del Centro de Investigacion y Educacion de Citricos UF/IFAS en Lake Alfred, esta usando CRISPR/Cas9 para intentar crear variedades de citricos no transgenicas resistentes o tolerantes al HLB.

Wang comenzo a usar CRISPR/Cas9 en 2013 para desarrollar variedades resistentes al “cancro de los citricos” y comenzo la investigacion HLB en 2015.

Somos los primeros en adaptar la tecnologia a los citricos, dice. Hemos identificado los genes criticos implicados en el desarrollo de sintomas HLB. Vamos a mutar los genes implicados en el desarrollo de los sintomas para detener su desarrollo .

Agrega que el enfoque de CRISPR/Cas9 ha avanzado muy rapidamente desde su descubrimiento en 2012. Y el hecho de que los nuevos arboles desarrollados con la tecnologia no sean OGMs acelerara el proceso de aprobacion.

Los citricos no transgenicos se pueden comercializar en un tiempo muy corto (quizas menos de dos a tres años), dice Wang. Como los arboles no contienen ADN extraño, la desregulacion es bastante simple.

En el USDA, Hunter esta trabajando en un sistema CRISPR/Cas9 ingerible dirigido a eliminar un gen en el psilido para que no pueda adquirir o transmitir HLB. Este seria un enfoque no transgenico que eliminaria un gen nativo en el sistema digestivo del psilido. El producto podria aplicarse cada primavera durante varias generaciones de Psilidos (Diaphorina citri) para que la plaga ya no pueda transmitir las bacterias HLB.

Otro enfoque es eliminar un gen inmune bacteriano en el Psilido, por lo que cuando los Psilidos estan infectados con bacterias (mas de 10 especies de bacterias se sabe que habitan Psilidos), la infeccion bacteriana incluso bacterias HLB abrumarian el sistema inmune del Psilido y causaria la muerte, dice Hunter.

Ademas de Hunter y Wang, hay un numero de cientificos que trabajan en la tecnologia CRISPR/Cas9 y su entrega para dirigirse a las bacterias de Psilidos o HLB. La tecnologia CRISPR/Cas9 ha sido llamada una cambiadora del juego, y los productores de citricos esperan que demuestre ser asi en la lucha contra HLB.

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Cultivos geneticamente modificados vs. CRISPR/Cas9

En comparacion con la ingenieria genetica convencional, el sistema CRISPR/Cas9 tiene varias caracteristicas unicas en el mejoramiento de los cultivos:

* Se realizan cambios geneticos en genes especificos en localizaciones nativas del genoma.

* Las plantas de cultivo mejoradas por CRISPR/Cas9 pueden estar libres de ADN extraño, haciendolas comparables con las desarrolladas por metodos convencionales de mejora de mutaciones, tales como tratamiento quimico o irradiacion fisica, en terminos de genetica.

* Si los genes extranjeros deben ser introducidos, se integraran en lugares genomicos que son cuidadosamente elegidos y se sabe que tienen un minimo o ningun efecto negativo en otros genes.

* Se ha demostrado que el direccionamiento de multiples genes en un solo experimento es factible en varias especies, permitiendo manipular rasgos que implican multiples genes.

Potencial ilimitado

La investigacion de CRISPR/Cas9 esta proliferando en otros cultivos tambien. Hay una papa que durara mas tiempo en el almacenamiento en frio y producira menos de un carcinogeno sospechoso cuando se este friendo. Hay un hongo que ha sido editado para reducir su oscurecimiento. Para todas estas creaciones de CRISPR/Cas9, USDA ha optado por no regularlas como lo ha hecho con los cultivos GMOs. La agencia ha indicado que considera que el enfoque CRISPR/Cas9 esta mas en linea con las practicas tradicionales de mejoramiento de las plantas porque no se introducen ni ADN ni proteinas extrañas, por lo que no necesitan regulacion alguna.

Y, la capacidad de la tecnologia para suprimir o mejorar los rasgos parecen ilimitadas. Las plantas pueden ser editadas para la resistencia a enfermedades, insectos y sequias. La fotosintesis mejorada puede ser diseñada en plantas. El ganado se puede mejorar con la tecnologia. De hecho, se esta probando ahora para luchar contra la peste porcina africana, que es una enfermedad devastadora que afecta a las pequeñas explotaciones agricolas de Africa.

Aunque CRISPR/Cas9 es un proceso complejo de visualizar, en el mundo de la ciencia, es notablemente elegante, simple, repetible y rapido, abriendo un mundo de posibilidades para el futuro de la agricultura y el reto de alimentar a 9 mil millones de personas en 2050. Es una herramienta poderosa que debe ser tratada eticamente y con respeto.

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