Por Claire Robinson, 19 de noviembre de 2021
En otro de los muchos estudios que muestran los efectos no deseados de la edición de genes, se ha descubierto que la herramienta de edición de genes CRISPR-Cas provoca la pérdida de cromosomas enteros y la inestabilidad genómica en embriones de ratón.
El hallazgo es un clavo más en el ataúd de la edición genética de la línea germinal humana (hereditaria) mediante el empleo de CRISPR, aunque hay muchos científicos que persisten en defenderla. El estudio se presenta después de otro, que descubrió que la edición de células humanas con CRISPR causaba cromotripsis, una forma extremadamente dañina de reordenación de los genes que resulta de la ruptura de cromosomas individuales y la posterior unión de las piezas pero desordenadas.
El material genético de ciertos microorganismos ("eucariotas"), plantas, animales y seres humanos se encuentra en paquetes conocidos como "cromosomas". En los organismos que se reproducen sexualmente (plantas, animales, humanos), se heredan dos copias de cada cromosoma, una de cada progenitor. La pérdida de un cromosoma provoca un desequilibrio en la función de los genes, lo que da lugar a graves enfermedades hereditarias y también se observa con frecuencia en el cáncer. Por tanto, cualquier procedimiento que induzca la pérdida de cromosomas es una mala noticia y debe evitarse.
Ambos estudios comparten algunos de los autores, como David Pellman, del Instituto del Cáncer Dana-Farber y de la Facultad de Medicina de Harvard.
La cromotripsis es un efecto involuntario en el objetivo, es decir, que se produce en el lugar de edición previsto. La pérdida de cromosomas también es un efecto secundario no intencionado del procedimiento de edición CRISPR. Esto significa que los esfuerzos para dirigir la edición CRISPR con mayor precisión no disminuirán las posibilidades de estos tipos de efectos no deseados.
David Pellman dijo muy acertadamente sobre el hallazgo de la cromotripsis: "No puedes hacer que esto desaparezca haciendo el corte más específico". En su artículo publicado, Pellman y sus coinvestigadores advirtieron que la cromotripsis es "una toxicidad en el objetivo que puede minimizarse mediante protocolos de manipulación celular o cribado, pero que no puede evitarse completamente en muchas aplicaciones de edición del genoma".
Esto también se aplica al descubrimiento de la pérdida de cromosomas. No importa lo específico que sea el objetivo de CRISPR: este efecto podría producirse igualmente. Simplemente no hay forma de evitarlo o controlarlo.
La mayor preocupación con la cromotripsis y la pérdida de cromosomas en contextos terapéuticos es que puede provocar cáncer o una enfermedad hereditaria en cualquier hijo del paciente afectado. Sólo hace falta una sola célula para que se vea afectada por la cromotripsis o la pérdida de cromosomas.
Relevancia de la edición genética en la agricultura
Ambos efectos no deseados -la cromotripsis y la pérdida de cromosomas- son relevantes para la edición genética de animales de granja mediante un proceso de manipulación de embriones. Esto impide la clonación y, por tanto, evita los conocidos riesgos asociados a la clonación de animales, pero introduce los riesgos inducidos por la edición de genes antes mencionados. Al igual que la cromotripsis, la pérdida de cromosomas podría provocar cáncer y otras enfermedades.
Un ejemplo de cómo la edición de genes mediante la manipulación de embriones puede salir mal son los experimentos de Alison Van Eenennaam con ganado editado genéticamente. Van Eenennaam y sus colegas trataron de realizar una inserción limpia de un gen en el ADN de un embrión bovino que sólo diera lugar al nacimiento de terneros machos. En cambio, lo que obtuvieron fue un solo ternero vivo, que resultó tener siete copias de un gen integradas en su ADN cuando se suponía que sólo debía insertarse una. Dos de ellas se habían insertado al revés. Además, las copias del gen integrado no estaban limpias; es decir, se insertó toda la construcción de ADN del plásmido bacteriano que llevaba el gen determinante del sexo masculino, en lugar de sólo la secuencia genética deseada. Así que el programa de investigación que pretendía crear un rebaño exclusivamente masculino para la industria de la carne de vacuno fracasó estrepitosamente. Este es un ejemplo clásico de lo lejos que están los editores de genes de poder controlar lo que intentan hacer.
Ahora hay que investigar si la cromotripsis y la pérdida de cromosomas se producen en las plantas editadas genéticamente. En la actualidad, la mayoría de los investigadores utilizan métodos de cribado inadecuados para comprobar los resultados no deseados de la edición de genes, lo que significa que estos efectos pueden pasar desapercibidos. La secuenciación del ADN de todo el genoma y la PCR de largo alcance deben utilizarse en combinación para garantizar que se detecten tantos errores genéticos como sea posible. A continuación, deben investigarse sus consecuencias, para garantizar que no den lugar a efectos no deseados, como toxicidad o alergenicidad inesperadas.
El nuevo estudio:
Pérdida de cromosomas enteros e inestabilidad genómica en embriones de ratón tras la edición del genoma con CRISPR-Cas9.
Stamatis Papathanasiou, Styliani Markoulaki, Logan J. Blaine, Mitchell L. Leibowitz, Cheng-Zhong Zhang, Rudolf Jaenisch & David Pellman Nature Communications volumen 12, número de artículo: 5855 (2021) https://www.nature.com/articles/s41467-021-26097-y
Resumen: Las alteraciones del cariotipo han surgido como complicaciones en el objetivo de la edición del genoma con CRISPR-Cas9. Sin embargo, los eventos que conducen a estos cambios cariotípicos en los embriones después del tratamiento con Cas9 siguen siendo desconocidos. Aquí, utilizando imágenes y secuenciación del genoma de una sola célula de embriones en la etapa de 8 células, rastreamos las aberraciones del cariotipo tanto espontáneas como inducidas por Cas9 a través de las tres primeras divisiones del desarrollo embrionario. Observamos la generación de estructuras anormales del núcleo que surgen como consecuencia de errores en la mitosis, incluyendo micronúcleos y puentes cromosómicos, y determinamos su contribución a las aberraciones comunes del cariotipo, incluyendo la pérdida de cromosomas completos que se ha reportado recientemente tras la edición en embriones. En conjunto, estos datos demuestran que la edición del genoma en la línea germinal mediada por Cas9 puede dar lugar a efectos secundarios no deseados en el objetivo, incluyendo importantes alteraciones estructurales cromosómicas que pueden propagarse a lo largo de varias divisiones del desarrollo embrionario.
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