Ejercicio resuelto de Biología · 2024

El 8 de diciembre de 2023, la Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos (FDA) aprobó Casgevy, una innovadora terapia de edición genética basada en CRISPR de Vertex Pharmaceuticals y CRISPR Therapeutics, para la enfermedad de células falciformes (ECF), siendo una de las primeras técnicas de edición genética permitidas en humanos.

a) ¿En qué consiste esta técnica denominada CRISPR-Cas9? [0,6 puntos]

b) El sistema CRISPR existe de forma natural, ¿en qué organismos? ¿Qué función tendría en ellos? [0,2 puntos]

c) ¿Qué aplicaciones cree que podría tener esta técnica? Explique brevemente al menos dos de ellas. [0,2 puntos]

$\textbf{a) ¿En qué consiste esta técnica denominada CRISPR-Cas9? [0,6 puntos]}$

CRISPR-Cas9 es una técnica de edición genética que permite modificar una secuencia concreta del ADN de una célula viva con gran precisión.

Consta de dos elementos. Uno es la proteína Cas9, una nucleasa capaz de cortar las dos hebras de la doble hélice; el otro es un ARN guía, una molécula corta de ARN diseñada en el laboratorio cuya secuencia es complementaria de la región que se quiere modificar. El ARN guía se asocia a la Cas9 y la conduce hasta ese punto exacto del genoma, donde la enzima corta —siempre que junto a la diana exista una secuencia señal llamada PAM.

Lo que ocurre después lo pone la propia célula, al reparar el corte. Si lo repara por unión de extremos no homólogos, un mecanismo poco fiel, se producen pequeñas inserciones o deleciones que desplazan la pauta de lectura y anulan el gen; así se silencia un gen. Si se le suministra a la vez un fragmento de ADN molde con la secuencia deseada, lo repara por recombinación homóloga y se incorpora esa secuencia; así se corrige una mutación o se inserta un gen nuevo.

Su ventaja frente a las técnicas anteriores es que basta con sintetizar un ARN guía distinto para dirigirla a cualquier diana, lo que la hace sencilla, barata y rápida. Charpentier y Doudna recibieron por ella el premio Nobel de Química en 2020.

$\textbf{b) El sistema CRISPR existe de forma natural, ¿en qué organismos? ¿Qué función tendría en ellos? [0,2 puntos]}$

Existe de forma natural en bacterias y arqueas, es decir, en procariotas.

Su función es defensiva: constituye una forma primitiva de sistema inmunitario frente a los virus bacteriófagos. Cuando la bacteria sobrevive a una infección, incorpora en su propio genoma un fragmento del ADN del virus, que queda archivado entre las repeticiones palindrómicas que dan nombre al sistema —CRISPR son las siglas de repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas. Si el mismo virus vuelve a atacar, la bacteria transcribe ese fragmento como ARN guía, la nucleasa Cas lo reconoce por complementariedad y corta el ADN vírico, inactivándolo.

Es, por tanto, un mecanismo de defensa con memoria, y de ahí la comparación con la inmunidad adquirida.

$\textbf{c) ¿Qué aplicaciones cree que podría tener esta técnica? Explique brevemente al menos dos de ellas. [0,2 puntos]}$

La terapia génica de enfermedades hereditarias, que es precisamente lo que hace Casgevy: en la anemia falciforme se extraen células madre hematopoyéticas del paciente, se edita en ellas un gen regulador para reactivar la producción de hemoglobina fetal, que no polimeriza, y se le reinfunden. Lo mismo se ensaya en la beta-talasemia, la fibrosis quística o la distrofia muscular de Duchenne.

La mejora de plantas y animales de interés agrícola: variedades resistentes a plagas, a la sequía o a la salinidad, con mayor valor nutritivo o de mejor conservación, obtenidas de forma dirigida y sin necesidad de introducir genes de otras especies.

Y como tercera, la investigación básica: silenciar un gen concreto para averiguar su función, obtener modelos animales de enfermedades humanas o desarrollar terapias antitumorales modificando linfocitos T. Conviene añadir que su uso en células germinales humanas, que transmitiría el cambio a la descendencia, está prohibido en la práctica totalidad de los países por sus implicaciones éticas.