El sistema de edición genética CRISPR es una herramienta poderosa que parece estar lista para revolucionar la forma en que tratamos las enfermedades, así como básicamente cualquier otra cosa que pueda beneficiarse de la manipulación precisa del ADN. El problema es que a veces cortar y pegar puede tener efectos secundarios no deseados. Ahora los investigadores del MIT y de Harvard han desarrollado un nuevo sistema basado en CRISPR que puede insertar nuevas secuencias de ADN sin necesidad de hacer cortes, lo que debería hacer el proceso más seguro y preciso.

Normalmente, las herramientas CRISPR se basan en un sistema de autodefensa bacteriana. Cuando los insectos encuentran virus depredadores llamados bacteriófagos, utilizan enzimas como Cas9 para cortar un pedazo del ADN de ese virus y almacenarlo dentro de ellos mismos. Esto funciona un poco como un cartel de «Se busca», permitiendo que las bacterias identifiquen fácilmente (y combatan) el virus si se cruzan de nuevo.

En los últimos años, los científicos han descubierto cómo usar esta técnica para hacer ediciones de ADN de corte y pegado en las células de otros organismos. Las secuencias de ARN guía le indican a las enzimas dónde cortar, quitando pedazos de ADN de la célula y reemplazándolos con nuevas secciones. Esto puede ser usado para corregir mutaciones que causan enfermedades, o incluso prevenirlas por completo cortando las secuencias ofensivas del genoma de un embrión. Junto con el tratamiento de enfermedades en humanos, el método podría utilizarse en el control de plagas o para hacer que los cultivos sean más resistentes y nutritivos.

Por muy útil que sea la CRISPR hasta ahora, no está exenta de problemas. Confiar en el mecanismo de reparación natural de la célula significa que a veces se producen errores, y otras veces pueden aparecer ediciones fuera del objetivo en otras partes del genoma. Esto ha llevado a los investigadores a desarrollar otros métodos similares que pueden ser un poco más suaves, silenciando genes en lugar de recortarlos, o trabajando más como la función «buscar y reemplazar» de un procesador de textos.

Los investigadores del nuevo estudio se propusieron crear un nuevo sistema con un tacto igualmente ligero. En lugar de usar enzimas defensivas como Cas9, el equipo investigó secuencias de ADN llamadas transposones. También se les llama «genes saltarines» por su tendencia a saltar en el genoma, con algunos subtipos guiados por proteínas llamadas transposasas.

El equipo aisló la enzima Cas12k de dos especies de cianobacterias y las manipuló para que saltaran y fijaran objetivos en el genoma, para luego insertar nuevas secuencias de ADN sin tener que cortar nada. El nuevo sistema se denominó transposasa asociada a CRISPR (CAST).

«Nos sumergimos profundamente en este sistema de cianobacterias, comenzamos a desmontar CAST para entender todos sus componentes, y descubrimos esta nueva función biológica», dice Jonathan Strecker, primer autor del estudio. «Las herramientas basadas en CRISPR son a menudo herramientas de corte de ADN, y son muy eficientes para alterar genes. En contraste, la CAST está naturalmente establecida para integrar genes. Hasta donde sabemos, es el primer sistema de este tipo que ha sido caracterizado y manipulado».

El equipo probó el nuevo sistema en E. coli, y pudo insertar nuevas secuencias de ADN de hasta 10 pares de bases de largo en ubicaciones precisas en el genoma. Funcionó el 80 por ciento de las veces, pero eso podría mejorarse con más investigación.

La técnica de CAST puede ser usada para algunos propósitos. Las enfermedades genéticas podrían curarse desactivando la mutación dañina e insertando en su lugar una nueva versión saludable. O podría añadir una nueva y útil secuencia sin silenciar ningún gen existente, insertando efectivamente una nueva habilidad – por ejemplo, las células T del sistema inmunológico podrían ser el objetivo para hacerlas más sensibles a la presencia de cáncer.

«Para cualquier situación en la que la gente quiera insertar ADN, CAST podría ser un enfoque mucho más atractivo», dice Feng Zhang, autor principal del estudio e inventor del sistema CRISPR. «Esto sólo subraya lo diversa que puede ser la naturaleza y cuántas características inesperadas tenemos que encontrar.»