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CRISPR-Cas9, la revolución genética del siglo XXI, y su aplicación en el control de enfermedades

La edición genética hace referencia a una técnica en la que secuencias de ADN se modifican o «editan» directamente en el genoma de las células vivas. Detectado por primera vez en 1987 en la bacteria Escherichia coli (Ishino et al., 1986), CRISPR (siglas en inglés de «repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas») es un conjunto de secciones repetidas de ADN. A partir del trabajo de innumerables investigadores de todo el mundo, se demostró que las bacterias y las arqueas usan moléculas de ácido ribonucleico (RNA) para identificar secuencias de ADN en el genoma viral junto con una o más proteínas codificadas por genes asociados a CRISPR para fragmentar el ADN. CRISPR son en realidad unas tijeras moleculares que tienen capacidad de actuar sobre secuencias específicas de ADN cortando ambos filamentos de la doble hélice gracias a la proteína Cas9 (CRISPR proteína asociada 9). De la misma manera que las bacterias emplean el sistema CRISPR para introducir cortes de ADN en genomas virales para prevenir infecciones, se puede emplear CRISPR-Cas9 para introducir mediante un RNA “guía” roturas en el ADN de genomas eucariotas, y así editar genes. Hoy en día, se puede usar la tecnología de CRISPR-Cas9 para manipular el genoma de diversas maneras: corregir mutaciones genéticas, eliminar secuencias de ADN implicadas en patologías, insertar genes terapéuticos, y activar o desactivar múltiples genes de manera simultánea. La tecnología de CRISPR-Cas9 es fácil de utilizar, barata y funciona en un gran número de tipos de células y organismos distintos. Entre las numerosas aplicaciones de esta tecnología en plantas y animales, es probable que la gran promesa de la tecnología CRISPR sea la cura de enfermedades.

En el contexto de las enfermedades causadas por Micobacterias, y más concretamente en el caso de la paratuberculosis bovina causada por Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis (MAP), el grupo del Dr. Karrow de la Universidad de Guelph en Canadá ha aplicado la tecnología CRISPR-Cas9 para generar una línea de células epiteliales de la glándula mamaria bovina (células MAC-T) deficientes en el receptor de la interleucina 10. La deleción de esta interleucina resulta en una activación de la respuesta proinflamatoria tras la estimulación de la línea celular editada con MAP lo que confirma el papel anti-inflamatorio de la IL10 en la respuesta del hospedador frente MAP. Mas recientemente, el mismo grupo de investigación ha generado una línea celular deficiente en el receptor Toll-like 4 (TLR4) con el objetivo de determinar si la expresión de este receptor esta implicada en la iniciación de la respuesta inmune inflamatoria frente a MAP y cuáles serían las consecuencias de su inactivación. En NEIKER, y en el marco del proyecto PARARESILIENCIA (PID2021-122197OR-C21, MCINN/AEI/10.13039/501100011033 y FEDER “Una manera de hacer Europa”) dirigido por la Dr. Marta Alonso nos planteamos utilizar la tecnología CRISPR-Cas9 para generar células bovinas deficientes en algunos de los genes candidatos asociados a la susceptibilidad a la infección por MAP que hemos identificado en estudios recientes y de esta manera entender su papel en la respuesta del hospedador frente MAP y el efecto que la deleción de estos genes tiene en la carga intracelular de MAP.

Nuestro compañero Gerard Badia ha realizado una estancia predoctoral de tres meses financiada por el MCIN (PRE2019-090562; MCINN/AEI/10.13039/501100011033 y FEDER “FSE Invierte en tu futuro”) en los laboratorios de los Drs. Niel Karrow y Angela Canovas del Department of Animal Biosciences, Centre for Genetic Improvement of Livestock, University of Guelph, Canada, donde ha tenido la oportunidad de formarse en la tecnología CRISPR-Cas9 y en nuevas herramientas bioinformáticas para análisis transcriptómicos y genómicos y su integración en lo que se conoce como” biología de sistemas”. Durante su estancia en Guelph, Gerard tuvo la oportunidad de presentar el trabajo “Identificación de variantes genéticas deletéreas y asociadas a la paratuberculosis bovina utilizando datos de secuenciación de RNA de muestras de animales infectados de manera natural con MAP” en el marco de la reunión del Comité Canadiense de Selección y Genética en bovino de leche (meeting of the Canadian Dairy Cattle Breeding & Genetics Committee – DCBGC). La estancia realizada por Gerard servirá para ampliar la capacidad técnica de nuestro equipo investigador en el campo del control de las enfermedades de los animales de producción, y al mismo tiempo permitirá sentar las bases para futuras colaboraciones entre NEIKER y el Center for Genetic Improvement of Livestock de la Universidad de Guelph.

Fotografía: Gerard Badia en el Center for Genetic Improvement of Livestock de la Universidad de Guelph.

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