Un familia de científicos españoles ha conseguido restaurar proteínas de hace 2.600 millones de primaveras que ya no existían en la naturaleza.
Científicos españoles han conseguido un nuevo hito en la publicación genética y han conseguido restaurar proteínas de hace 2.600 millones de primaveras, que son los ancestros del sistema de publicación genética CRISPR/Cas y que tienen la misma capacidad de editar los genes que los actuales, siendo incluso más versátiles. El hallazgo se publica este lunes en Nature Microbiology. Estos ancestros "resucitados" del sistema CRISPR/Cas abren nuevas vías para las llamadas tijeras de publicación genética que podrían tener aplicaciones revolucionarias, consideran los investigadores.
Muchas bacterias tienen una aparejo biológica, el sistema CRISPR, que les permite defenderse contra los virus, para ello cortan un fragmento del material hereditario de su atacante y lo guardan en sus propios genes para recordarlo. La ciencia ha desarrollado este sistema para servirse, desde hace primaveras, como una aparejo de publicación que permite modificar el genoma con una precisión sin precedentes, de forma sencilla y más trueque, lo que abre grandes posibilidades para tratar enfermedades congénitas.
La gran mayoría de laboratorios usan el CRISPR-Cas9, que procede de Streptococcus pyogenes, una microbio patógena que provoca otitis y laringitis, por lo que muchas personas tienen anticuerpos. En esos casos no se podría usar como terapia génica porque el sistema inmunitario lo atacaría.
[Nuevas versiones de CRISPR abren las puertas a curar enfermedades genéticas]
"Son necesarios más sistemas CRISPR-Cas", explica a EFE el genetista Lluís Montoliu, vicedirector del Centro Franquista de Biotecnología (CNB) del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), uno de los firmantes de la investigación que comenzó en 2018. Para ello, la ciencia ha ido a identificar en los "sitios más recónditos", desde el desierto de Atacama a Groenlandia, nuevas bacterias que no tengan relación con nosotros a partir de las cuales aislar nuevos sistemas CRISPR, "lo que -dice- ya está dando sus frutos".
Sin retención, el equipo coordinado por Raúl Pérez-Jiménez de la Asociación-Centro de Investigación, Cooperativa en Nanociencias (CIC nanoGUNE) del País Vasco lo que hizo fue desplazarse en el tiempo. "Nos hemos ido a intentar resucitar proteínas CAS que llamamos ancestrales y que debieron de existir en bacterias que vivieron hace miles de millones de primaveras", explica Montoliu.
Ancestros de hace 2.600 millones de primaveras
Los investigadores han reconstruido, por primera vez, la historia evolutiva de los sistemas CRISPR-Cas, desde ancestros de hace 2.600 millones de primaveras hasta la contemporaneidad con el uso de técnicas bioinformáticas. Para ello, seleccionaron un familia de bacterias más o menos relacionadas evolutivamente de las que se escogió la secuencia del gen Cas9 para introducirla en un ordenador, que calculó en dirección a antes cuál podría ser la secuencia de bacterias ancestrales que dio ocasión a la variabilidad coetáneo.
Montoliu precisa que no se sabe qué bacterias vivieron en la época de los dinosaurios o mucho más antes, hasta 2.600 millones de primaveras, pero sí que la secuencia de aminoácidos creada por el ordenador es compatible con las que tenemos hoy en día.
En toda esa tangente temporal, el equipo escogió cinco momentos: hace 37 millones de primaveras; 137 millones; 200 millones, 1.000 millones y 2.600 millones para clasificar las secuencias de aminoácidos a partir de las cuales se sintetizó en un laboratorio la correspondiente molécula de ADN para estudiar y confirmar su funcionalidad.
Esta fue la agricultura del laboratorio de Montoliu, introducir estas secuencias de CRISPR ancestrales en células humanas en cultivo y comprobar que podían editar el gen que querían como si estuvieran usando un sistema Cas-9 coetáneo. "Sorprendentemente siguen funcionando como herramientas de publicación genética. Las usamos sobre dos genes que cuando están mutados causan albinismo y comprobamos que funcionan".
[Las 'madres' de la edición genética CRISPR/Cas9, Premio Nobel de Química 2020]
Ya validado el sistema en células humanas, el sucesivo paso sería hacerlo en un maniquí animal, como un ratón, y luego probar su seguridad y competencia para poder idear su uso en ensayos clínicos y terapias, apunta Montoliu. La investigación todavía ha revelado que el sistema CRISPR-Cas se ha ido haciendo más complicado a lo extenso del tiempo y se ha ido adaptando a las nuevas amenazas de virus que las bacterias han sufrido en su cambio.
"Un sistema que se ha ido puliendo a lo extenso de miles de millones de primaveras, desde una maquinaria rudimentaria, poco selectiva en sus inicios, hasta convertirla en un sofisticado mecanismo de defensa capaz de distinguir con gran precisión el material hereditario de invasores indeseados que debe destruir, de su propio ADN".
Así lo explica, citado por el CSIC, el investigador de la Universidad de Alicante y todavía firmante del estudio Francis Mojica, que fue el descubridor del sistema CRISPR. Los actuales sistemas CRISPR están adaptados para funcionar interiormente de una microbio, pero cuando se usan en células humanas el sistema inmune provoca un rechazo y existen encima determinadas restricciones moleculares que limitan su uso.
Sin retención, destaca Pérez-Jiménez que "en los sistemas ancestrales algunas de esas restricciones desaparecen, lo que les confiere una veterano versatilidad". Este logro proporciona herramientas de publicación genética con propiedades distintas a las actuales, "mucho más flexibles, lo cual abre nuevas vías en la manipulación del ADN y el tratamiento de enfermedades", agrega en la nota del CSIC la investigadora del plan nanoGune Ylenia Jabalera.