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Los biohackers se preparan para editar el genoma

Los amateurs ya están preparados y serán capaces de probar a reescribir genes con la técnica CRISPR

Su falta total de formación científica formal no impidió que Johan Sosa incursionara en el uso de una de las más poderosas herramientas de biología molecular que ha aparecido en las últimas décadas.

Sosa ya ha utilizado CRISPR, una tecnología que tiene ya tres años de existencia, para hacer modificaciones específicas en el ADN, experimentando en tubos de ensayo. La próxima semana espera a probar el método en la levadura y, más tarde, en la planta modelo Arabidopsis thaliana.

Aclamado por su sencillez y versatilidad, CRISPR permite a los científicos hacer cambios específicos en la secuencia de un gen con más facilidad que nunca. Los investigadores han utilizado CRISPR para editar genes en todo tipo de genomas, desde los de las bacterias a los de embriones humanos; la técnica tiene el potencial de borrar los defectos genéticos de las genealogías familiares plagadas por una enfermedad heredada, tratar el cáncer de maneras sin precedentes o hacer crecer órganos humanos en cerdos. Un investigador ha propuesto, incluso, la modificación del genoma del elefante para producir una réplica adaptada al frío del hace tiempo extinto mamut lanudo.

Estas hazañas están fuera del alcance de los ‘biohackers’ del hágalo-usted-mismo (do-it-yourself en inglés, o DIY) , una creciente comunidad de biólogos aficionados que trabajan a menudo en laboratorios comunitarios donde normalmente les cobran una tarifa para el acceso a los equipos y suministros. Pero CRISPR no es así. Impulsados por un espíritu inventivo que los inspira a jugar con la levadura para alterar el sabor de la cerveza, construir instalaciones de arte con bacterias o ejercitarse con interrogantes serios de investigación básica, estos aficionados no pueden esperar para probar la técnica.

«Como que es la herramienta más increíble de mi vida», dice Andreas Stürmer, biohacker y empresario que vive en Dublín. «Usted puede hacerlo en su propia casa.»

Sosa es un consultor de tecnología e innovación de San José, California, que abrazó el biohacking como un hobby hace unos tres años, cuando decidió que le gustaría hacer crecer órganos —o tal vez otras partes del cuerpo— en el laboratorio. Al principio no tenía ni idea de lo irreal que era ese objetivo. «Sólo pensé que uno toma un montón de células madre y se es agrega cosas», dijo.

El reto de manipular células vivas se hundió en cuanto comenzó a leer libros de texto de biología molecular, asistir a seminarios y aprender por sí mismo las técnicas de laboratorio. Se unió al laboratorio comunitario BioCurious en Sunnyvale, California.

Sosa no está muy seguro de lo que va a hacer con CRISPR una vez que lo domine. Podría participar en un esfuerzo grupal en BioCurious para diseñar levaduras que produzcan caseína, una proteína que se encuentra en la leche, como un paso hacia la fabricación de queso vegano. Eso podría implicar el uso de CRISPR para aprender cómo se modifican químicamente las proteínas en los diferentes tipos de levadura. «Ahora tenemos la capacidad de hacer lo que los grandes laboratorios han estado haciendo todo este tiempo», dice. «Es muy emocionante.»

El artista Georg Tremmel, un becario de investigación en visualización de datos biológicos en la Universidad de Tokio, tiene planes claros para el CRISPR. Él y sus colaboradores planean hacer la ingeniería inversa de los claveles azules modificados genéticamente que se venden en Japón cortando el gen insertado que los convierte en azules, y por lo tanto volverlos a su,estado blanco «natural». Quieren que el público reflexione sobre si estos claveles doblemente modificados deben considerarse diferentes de las plantas no modificadas, que tienen esencialmente el mismo genoma.

Hasta el momento, la parte más difícil del proyecto no ha sido el uso de CRISPR, sino hacer crecer los claveles en cultivo celular, dice Tremmel. Otro reto será obtener el permiso para exhibir el trabajo: a pesar de que los claveles azules han sido aprobados para su venta en Japón, los claveles blancos de ingeniería genética pueden necesitar una aprobación regulatoria antes de que se puedan sacar de un laboratorio.

Además de sus posibilidades creativas, el CRISPR también plantea potencial para hacer daño. El Equipo de Protección contra el Bioterrorismo del Federal Bureau of Investigation (FBI) en EEUU ha forjado cuidadosamente una relacións con la comunidad biohacker en los últimos años, y les recuerda con regularidad que se mantengan atentos ante cualquier actividad sospechosa. Estas preocupaciones pueden ser innecesarias, dice Todd Kuiken, que estudia política científica en el Wilson Center, un centro de estudios en Washington DC. La mayoría de biohackers tienen objetivos benignos, dice, como la creación de bacterias con los colores del arco iris o la elaboración de una cerveza distintiva.

También hay una tendencia a sobreestimar lo que puede hacer un biólogo en su casa, añade Kuiken. Los reactivos como las enzimas y los anticuerpos son caros, los experimentos de biología molecular llevan mucho tiempo y el equipo que los científicos profesionales dan por sentado a menudo está fuera del alcance de los individuos o los laboratorios comunitarios. Y la mayoría de los laboratorios comunitarios insisten en que sus miembros trabajan únicamente con aquellos organismos que requieren el nivel más bajo de precauciones de seguridad en la biotecnología, lo que deja a las células humanas y la mayoría de los patógenos fuera del menú. En algunas partes de Europa, la ingeniería genética es ilegal si no se hace en instalaciones profesionales.

Dadas las limitaciones de un laboratorio del tipo «hágalo usted mismo», muchos aficionados recurren a CRISPR solamente cuando necesitan un cambio extremadamente preciso en el genoma, dice Keoni Gandall, un biohacker y campeón de feria de ciencias de 16 años de edad, de Huntington Beach, California, que ha estado trabajando con máquinas centrifugadoras y la reacción en cadena de la polimerasa en casa durante unos tres años. Hasta el momento, Gandall ha utilizado CRISPR solamente mientras trabajaba como voluntario en un laboratorio de la universidad local. «Es muy bueno», dice.

 

 

Uno de los mayores temores que rodean al CRISPR es que podría ser utilizado para crear una modificación genética diseñada para propagarse a través de una población de organismos a un ritmo anormalmente rápido. Pero Dan Wright, abogado ambiental y biohacker aficionado en Los Angeles, California, cree que un escenario así aún queda más allá de la capacidad de la mayoría de los aficionados. La construcción de un sistema de este tipo superaría los ajustes relativamente simples que él y sus colegas están contemplando.

«Es muy difícil», dice Wright. «Sólo la anulación de un gen en una planta es suficiente desafío para un grupo de biohackers en este momento.»

Nature 524, 398-399 ( 27 de agosto 2015 ) doi:10.1038/524398a. En base al artículo en Nature.

Fuente: Nature News. Aportado por Eduardo J. Carletti

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Polémica por un estudio científico chino que modificó ADN en embriones humanos

El primer intento publicado sobre modificación de ADN de embriones humanos, realizado por un equipo de científicos chinos, sin un éxito definitivo, pero ha abierto un debate mundial sobre las implicaciones éticas que conlleva esta práctica

La investigación, publicada en la revista Protein & Cell, fue realizada por científicos de la Universidad Sun Yat-sen, en la ciudad china de Guangzhou.

En su estudio, los investigadores utilizaron 86 embriones humanos para comprobar si podían modificar el gen HBB, cuya mutación es responsable de la enfermedad beta-talasemia.

La enfermedad beta-talasemia es un trastorno hereditario que afecta la producción de hemoglobina normal, un tipo de proteína presente en los glóbulos rojos cuya función es transportar oxígeno a los tejidos del cuerpo.

Esta dolencia incluye varias formas diferentes de anemia, cuya gravedad depende del número de genes que estén afectados, y puede llegar a ser mortal.

El estudio, del que había rumores en la comunidad científica desde marzo, fue condenado inmediatamente por investigadores estadounidenses, que argumentan que esa práctica es «peligrosa, prematura y suscita cuestiones éticas», según medios locales.

Para minimizar la controversia ética, los investigadores chinos utilizaron embriones que no eran viables.

Sólo 71 de ellos sobrevivieron y sólo en 28 la modificación del ADN funcionó.

«Nuestros resultados subrayan la necesidad de una mayor comprensión de la técnica CRISPR/Cas9 de modificación del ADN y respaldan la idea de que las aplicaciones clínicas de este mecanismo quizás sean prematuras en este momento», escribieron los científicos en su estudio.

Durante mucho tiempo se ha considerado tabú hacer cambios en el ADN nuclear de un embrión humano porque esas modificaciones podrían convertirse en rasgos permanentes del mapa genético humano.

 

 

Otro de los temores de los científicos es que esta práctica pueda ser peligrosa, al introducir potencialmente por error un nueva enfermedad que se herede de generación en generación.

Existe el miedo a que esta práctica pueda llevar a los llamados «bebés de diseño», cuya herencia genética (genotipo) sería seleccionada usando varias tecnologías reproductivas.

Fuente: El Mundo. Aportado por Eduardo J. Carletti

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Clonación: la mejor vía para obtener células madre para uso en humanos

Un análisis que compara varias técnicas muestra la superioridad de este método

Desde el escandaloso engaño del científico surcoreano Woo Suk Hwang, quien en 2004 anunció a bombo y platillo haber clonado embriones humanos, la técnica de la transferencia nuclear, comunmente conocida como clonación terapéutica, había quedado relegada tanto por la comunidad científica como por el público en general. Sin embargo, casi 10 años después, Shoukhrat Mitalipov, investigador de origen ruso que trabaja en la Universidad de Oregón (EEUU), arrojaba la demostración definitiva de que era posible obtener células madre embrionarias humanas a partir de una célula adulta mediante este proceso. Ahora, un año después de este logro, el mismo grupo anuncia nuevos datos que demuestran que ésta es la mejor técnica para obtener células que vayan a ser utilizadas con fines médicos.

Un grupo de células madre obtenidas a través de la técnica de la transferencia nuclear. UNIVERSIDAD DE OREGÓN

Lo que muchos grupos de investigación pretenden es reprogramar células adultas para que su reloj biológico dé marcha atrás y su estadio sea similar al que tienen las células madre de los embriones, pues éstas pueden llegar a convertirse en cualquier tipo de tejido. El objetivo es tener células o tejidos de repuesto para tratar enfermedades incurables hoy en día.

La técnica que hasta mayo de 2013 era la preferida por todos los científicos era la inventada en 2006 por el científico japonés Shinya Yamanaka y por la que compartió el premio Nobel de Medicina en 2012. El método nipón consiste en añadir cuatro factores o genes que reprograman el mecanismo celular de una célula adulta, como la de la piel, y la transforman en otra similar a las células madre embrionarias, denominadas células de pluripotencialidad inducida, más conocidas por sus siglas: iPS. Sin embargo, desde que esta técnica se presentara en sociedad han sido muchos los grupos científicos que han comparado las iPS con las células madre embrionarias y han visto que iguales iguales no son. Las de Yamanaka tienen en su ADN marcas de su pasado adulto y esto hace que muchos duden de su plasticidad y seguridad para fines terapéuticos, ya que estas marcas pueden generar problemas cuando las células se inserten en el cuerpo humano.

El pasado año, Mitalipov logró reprogramar células adultas con la técnica de la transferencia nuclear. Tomando el material genético de una célula adulta, como las de la piel, lo inserta en un óvulo al que se le ha quitado su ADN y mediante ciertos procesos químicos las células obtenidas son similares a las células madre embrionarias y comparten el genoma de las de la piel.

Con el estudio que ahora publica Nature, el equipo de Mitalipov ha dado un motivo más para inclinar la balanza hacia la técnica de la clonación. Este grupo ha comparado líneas celulares de tres orígenes distintos, algo que hasta ahora ningún científico había realizado ya que sólo el equipo de Mitalipov ha logrado la clonación con células humanas. Así, realizaron múltiples pruebas a cuatro líneas celulares obtenidas con transferencia nuclear, a siete de iPS y a dos de células madre embrionarias. Los resultados evidencian que las más similares a las embrionarias -las más plásticas de todas- son las fabricadas con la transferencia nuclear.

Por lo que han comprobado, las células iPS tienen más mutaciones en su ADN que las células del método de Mitalipov, aunque éstas no están exentas de presentar alguna variación en su genoma. Además de estos cambios, las de Yamanaka también tienen más marcas epigenéticas. Es como si entre los dos métodos de reprogramación, el de la transferencia nuclear lograra formatear la célula adulta de una manera más eficaz que el de Yamanaka borrando todo su pasado.

«Creemos que la diferencia es notable. El método de transferencia nuclear elimina fielmente la memoria de las células de la piel y las convierte en células madre embrionarias. El método de las iPS produce una célula con significativas diferencias y anomalías», afirma en un comunicado Mitalipov.

Nada de acuerdo con las conclusiones de Mitalipov se muestra Shinya Yamanaka quien reconoce a EL MUNDO que en este trabajo se han comparado pocas líneas celulares. «Estudios previos también vieron esas diferencias. Sin embargo, varios grupos, que posteriormente compararon un mayor número de líneas de células madre embrionarias y de iPS han demostrado que casi no encontraron diferencias significativas en la calidad entre las embrionarias y las iPS. Asimismo, es importante la utilización de un mayor número de clones en la comparación de las células procedentes de la transferencia nuclear y las células iPS».

Otro investigador ajeno a estos dos grupos tampoco comparte totalmente esta afirmación. Para Ángel Raya, director del Centro de Medicina Regenerativa de Barcelona (CMRB), que existan más diferencias en las células iPS «era algo esperable porque el mismo Mitalipov ya había hecho pequeños análisis en sus publicaciones anteriores. Lo sorprendente es que en todos los análisis que se han hecho ahora las células obtenidas por transferencia nuclear están a mitad de camino entre las iPS y las células madre embrionarias. Es decir, no son tan idénticas a estas últimas como uno hubiera pensado, aunque es cierto que son más similares que las iPS».

Por otro lado, Raya adelanta que habrá que esperar a otros estudios donde se evalúe la funcionalidad de cada tipo celular. «Todavía no sabemos la consecuencia funcional de estas diferencias. Además, según otro dato de este trabajo, una de las líneas de iPS no presentaba ninguna mutación. Hoy en día se pueden hacer análisis del genoma para seleccionar aquellas líneas libres de mutaciones y así no habría este límite para su uso terapéutico».

Habrá que esperar a ver cómo evolucionan ambas técnicas. De hecho, tal y como explica Yamanaka, «nuestro grupo ha establecido un protocolo seguro para generar células iPS a partir de células adultas usando factores de reprogramación y vectores diferentes a los que han utilizado en este estudio [el que firma ahora Mitalipov]. También hemos establecido un método de evaluación de la calidad de las células iPS y un método para seleccionar el grado clínico de las diferentes líneas celulares de iPS. En Japón, un grupo de investigación en colaboración con un hospital comenzó la investigación clínica utilizando la tecnología de células iPS el año pasado, y espera llevar a cabo la terapia de reemplazo celular basada en células iPS a finales de este año en seis pacientes con degeneración macular relacionada con la edad».

Otro tema es la diferencia en el precio de estas terapias. «Mientras que el coste de la reprogramación de Yamanaka está en torno a los 15.000 euros, el de la transferencia nuclear además de esa cantidad hay que sumarle otros 250.000 euros porque requiere de un equipo muy sofisticado. Además, una limitación añadida de este procedimiento es que requiere de ovocitos de donantes«, apunta Raya.

De momento, el guante está lanzado, habrá que esperar a ver quién gana el duelo si el Nobel de Medicina, Shinya Yamanaka, o el investigador que trajo de nuevo los valores de honestidad y relevancia al campo de la transferencia nuclear.

 

 

Células madre para regenerar córneas

Quemaduras, accidentes con sustancias tóxicas, infecciones… Existen múltiples causas que pueden dañar la córnea, la capa más externa del ojo. Se estima que hay unos ocho millones de personas en todo el mundo con ceguera por un problema en esta parte del ojo. La terapia estándar es el trasplante del limbo, es decir, el epitelio de la córnea donde se generan células madre específicas que reparan constantemente esta zona ocular si el tejido está sano. En los últimos años, se intenta tomar sólo una pequeña parte del limbo (para no retirar mucho tejido del ojo sano o del ojo de un donante) y expandirla en el laboratorio para después trasplantarlo. Sin embargo, los resultados son muy variables. El problema es que al cultivar este tejido no hay forma de comprobar si hay muchas o pocas células madre, clave para el éxito del injerto. Dos trabajos publicados en Nature arrojan una promesa para en el futuro resolver y mejorar este tratamiento. En el primero, realizado por un equipo del Instituto del Ojo y el Oído de Massachusetts (EEUU), se identifica un marcador de células madre del limbo, denominado ABCB5, que es una proteína que está presente en su membrana celular. Este marcador visualiza si hay o no células y además detecta aquéllas más estables. «Este resultado nos hará mucho más fácil el restaurar la superficie de la córnea. Es un muy buen ejemplo de cómo se puede pasar rápidamente de la investigación básica a la aplicación traslacional», explica el principal investigador de este trabajo, Bruce Ksander. A este logro se une otro más que viene de la mano de científicos chinos que han fabricado en el laboratorio células madre del limbo. Lo han hecho a partir de células de la piel a las que han añadido un gen, denominado PAX6, que induce su transformación en células madre del limbo. Los dos trabajos han mostrado su éxito en animales, por lo que, de momento, «son líneas muy prometedoras, pero que no se pueden aplicar todavía en personas», afirma Óscar Gris, especialista en córnea del Instituto de Microcirugía Ocular (IMO). Existen otras líneas de trabajo, señala Gris, que intentan conseguir células madre distintas a las del limbo pero del propio paciente y trasplantarlas en el tejido dañado directamente. «Se piensa que una vez allí se diferenciarán en función del tejido donde se colocan».

Fuente: El Mundo. Aportado por Eduardo J. Carletti