CRISPR/Cas

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Introducción:

 El sistema CRISPR/Cas es una herramienta molecular que se ha convertido en una de las tecnologías más revolucionarias en biología molecular y genética en los últimos años. CRISPR/Cas es un acrónimo que significa "Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats" y "CRISPR-associated proteins" (Repeticiones Palindrómicas Cortas Agrupadas y Regularmente Interespaciadas y Proteínas Asociadas a CRISPR, en español) (Riveros et al., 2020).

El sistema CRISPR/Cas se originó como un mecanismo de defensa en bacterias y arqueas para protegerse de los virus y otros elementos genéticos móviles. El sistema funciona mediante la identificación y destrucción de material genético extraño, como el ADN viral, a través de la acción de proteínas Cas (CRISPR-associated proteins) y moléculas de ARN guía (sgRNA) (Zurita, 2021).

La capacidad del sistema CRISPR/Cas para introducir cortes específicos en la molécula de ADN ha sido adaptada como una poderosa herramienta para la edición genética. La técnica de edición genética CRISPR/Cas permite a los investigadores modificar el ADN de manera precisa y eficiente, lo que ha revolucionado la investigación en biología molecular y genética (Sánchez, 2021).

Además, el sistema CRISPR/Cas también se ha utilizado como una herramienta prometedora para el tratamiento de infecciones bacterianas. El sistema es altamente específico y puede dirigirse solo a las bacterias responsables de la infección sin afectar a otras bacterias beneficiosas presentes en el cuerpo humano (García y Latorre , 2021).

Antecedentes:

Los autores Huang et al.,(2021) consideran que, uno de los acontecimientos más trascendentales en la biotecnología y en la genética molecular ha sido el sistema CRISPR/Cas9 y su aplicación en la edición genética de precisión, que nos permite obtener información detallada sobre cómo este sistema ha evolucionado para identificar y cortar secuencias de diferentes materiales genéticos (ADN) de virus de DNA evitando cualquier tipo de infecciones o complicaciones. Además, existen preocupaciones sobre la especificidad del sistema CRISPR/Cas9 y esto ha permitido desarrollar programas informáticos que permitan optimizar la predicción de los sgRNAs con alto nivel de especificidad permitiendo reducir la frecuencia relativa de corte de sitios no blanco (off-target).

 También Solís y Viteri (2023) plantean que, se exploran las aplicaciones de CRISPR/Cas9 en la investigación médica y científica, incluyendo el cribado a gran escala de blancos de drogas y otros fenotipos, la generación de modelos animales modificados genéticamente y su impacto en la agricultura, Además, es importante mencionar que la tecnología CRISPR/Cas9 también puede ser utilizada para el diseño de metodologías más seguras y efectivas en la investigación científica.

Sin embargo, los autores Wu et al., (2020) nos indican que, existe un debate bioético que tiene un gran impacto en la aplicación de CRISPR/Cas9 en la terapia y mejora genética, se menciona que la edición de células somáticas podría beneficiar la calidad de vida de los pacientes, mitigar su sufrimiento, reducir la medicación excesiva y ayudar a la prevención de la muerte prematura. Por otra parte, también se enfatiza la importancia de evaluar, validar e identificar los efectos adversos que podrían desarrollarse debido al uso de esta técnica.

Así mismo los autores Aznar y Gómez (2019) mencionan, la preocupación de que se abra la puerta a la manipulación genética con fines no terapéuticos, como la mejora de características físicas, cognitivas o que la edición genética pueda tener efectos impredecibles y no deseados en la descendencia o en las generaciones futuras. También se plantea la cuestión de la equidad en el acceso a esta tecnología y la posibilidad de que se perpetúen desigualdades sociales o económicas. Por último, se discute la necesidad de un control de por vida y un control intergeneracional de los niños y niñas editados genéticamente para detectar posibles anomalías y efectos secundarios a largo plazo.

¿Qué es y cómo funciona?

El sistema CRISPR/Cas9 funciona mediante la edición genómica. El sistema se basa en el sistema de inmunidad adaptativa de los microorganismos para defenderse del ataque de virus. El sistema CRISPR/Cas9 está compuesto por dos elementos: la parte CRISPR, una pequeña molécula de ARN que presenta una secuencia complementaria con la secuencia diana contra la que va dirigida; y la parte Cas9, una endonucleasa que separa el material genético en el lugar indicado por la molécula de ARN (Haocheng et al., 2020).

El proceso de edición genómica mediante CRISPR/Cas9 comienza con la creación de una molécula de ARN guía que se une a la proteína Cas9. La molécula de ARN guía se diseña para que se una a una secuencia específica de ADN en el genoma. Una vez que la molécula de ARN guía se une a la secuencia de ADN, la proteína Cas9 corta el ADN en el lugar indicado por la molécula de ARN guía. A continuación, la célula repara el ADN cortado mediante uno de los dos mecanismos de reparación del ADN: la reparación por unión de extremos no homólogos (NHEJ) o la reparación por recombinación homóloga (HR). La reparación por NHEJ puede producir mutaciones en el ADN, mientras que la reparación por HR permite la inserción de una secuencia de ADN específica en el lugar del corte (Espinosa y Hernández, 2020).

Aplicaciones:

El sistema CRISPR/Cas tiene una amplia variedad de aplicaciones en biología molecular y genética. A continuación, se mencionan las aplicaciones más fundamentales:

1. Edición genética: El sistema CRISPR/Cas se ha utilizado como una herramienta de edición genética altamente precisa y eficiente. La técnica CRISPR/Cas permite a los investigadores modificar el ADN de manera precisa y eficiente, lo que ha revolucionado la investigación científica (Yabar, 2019).

2. Tratamiento de enfermedades genéticas: El sistema CRISPR/Cas se ha utilizado para corregir mutaciones que causan enfermedades genéticas. Por ejemplo, se ha utilizado para corregir mutaciones que causan la enfermedad de Huntington y la anemia de células falciformes (Aznar y Gómez, 2019).

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