O campo das ciencias médicas evolucionou exponencialmente ao longo dos anos. Desde os avances no desenvolvemento de novos fármacos médicos ata a implementación da nanotecnoloxía en dispositivos de vixilancia da saúde, percorremos un longo camiño como especie.
Un destes avances é a capacidade de comprender e cambiar as características físicas e fisiolóxicas dun ser humano alterando o seu xenoma.
O artigo ofrece ao lector unha introdución ao campo da xenética, repasa o xenoma humano e as aplicacións da edición xenética e da tecnoloxía CRISPR.
O xenoma humano
Bioloxicamente falando, un ser humano é unha estrutura complicada que ten unha serie de características. Estas características, como a altura, a cor do cabelo, a cor dos ollos, as características faciais, etc., pódense determinar usando o seu ADN.
ADN
O ácido desoxirribonucleico (ADN) é un material composto polos elementos químicos fundamentais (azucre, fosfato e bases) que levan toda a información sobre o aspecto e o funcionamento dun ser vivo.
Os biólogos e os profesionais médicos poden decodificar a información, única para todos, estudando o patrón do ADN.
Xenes
Un xene é unha parte específica do ADN que codifica unha proteína. Son as proteínas producidas polos xenes as que realizan o traballo de levar a cabo as funcións do ADN.
Os xenes funcionan como unidades de herdanza e son os encargados de transmitir características particulares dos pais aos seus fillos.
A suma total dos xenes e o material xenético dun organismo chámase xenoma. A comprensión do xenoma humano permitiu aos científicos desenvolver novas formas de tratar, curar ou mesmo previr miles de enfermidades que afectan á humanidade.
Aquí é onde entra a edición xenética.
Edición de xenes
O xenoma ou a edición de xenes son un grupo de tecnoloxías que permiten aos científicos alterar o ADN dun organismo. Estas tecnoloxías permiten engadir, eliminar ou alterar material xenético en lugares concretos do xenoma.
A diferenza doutras técnicas de enxeñería xenética que insire material xenético de forma aleatoria nos xenomas do hóspede, estas técnicas teñen como obxectivo insercións en lugares moi específicos.
Como funciona?
A edición de xenes implica encimas. As encimas son proteínas que permiten ou aceleran os procesos químicos. Os encimas de enxeñería que se usan na edición de xenes chámanse nuclease e poden cortar o ADN.
As nuclease están deseñadas con outro produto químico que as guía ás cadeas de ADN que teñen que cortar. Estas cadeas de ADN cortadas poden rexenerarse, pero esta vez aliméntanse coa información desexada para mutar nas cadeas de ADN desexadas.
Novas cadeas, significa novos xenes e novos xenes significan novas características.
Os científicos utilizan a edición xenética para investigar diferentes enfermidades que afectan aos humanos.
Editan os xenomas de animais, como ratos e peixes, e observan como estes cambios afectan á súa saúde. Despois usaron os seus descubrimentos para predicir como poden afectar a saúde humana cambios similares nos xenomas humanos.
Ademais, os científicos están a desenvolver terapia xénica. Estes tratamentos implican previr e tratar enfermidades en humanos mediante a edición de xenes.
Tecnoloxía CRISPR
Un gran avance na tecnoloxía de edición de xenes é a introdución de Clustered Regularly Interspersed Short Palindromic Repeats (CRISPR).
CRISPR baséase nun sistema de defensa que se produce de forma natural nalgunhas bacterias. O ADN destas bacterias contén moitas secuencias palindrómicas curtas (palabras que son iguais tanto cara adiante como cara atrás, como RAAR).
As bacterias almacenarían anacos dos virus contra os que loitaron dentro destas secuencias palindrómicas.
Como funciona?
O encima usado en CRISPR chámase Cas9. Este encima únese á secuencia palindrómica infectada e corta o ADN en anacos, conservando información sobre o virus.
A proteína Cas armada recoñecería o ADN viral e destruiríao inmediatamente no caso de que a bacteria fose infectada de novo polo mesmo virus.
Aplicacións de CRISPR
CRISPR utilizouse de diversas formas, incluíndo investigación, saúde, cría de animais, produción de alimentos, combustible verde e moito máis.
1. Investigación
Os sistemas CRISPR están a ser implementados en estudos relacionados co alivio de trastornos xenéticos en animais e é probable que se empreguen en breve na clínica para tratar enfermidades humanas dos ollos e do sangue.
China e Estados Unidos aprobaron dous ensaios clínicos utilizando CRISPR-Cas9 para terapias contra o cancro.
Ademais das aplicacións biomédicas, estas ferramentas utilízanse agora en estudos para acelerar a reprodución de cultivos e gando, desenvolver novos antimicrobianos e controlar os insectos portadores de enfermidades con unidades xenéticas.
2. Asistencia sanitaria
Os científicos puideron desenvolver métodos para destruír bacterias resistentes aos antibióticos modificando os xenomas dos virus que matan bacterias (bacteriófagos) coa tecnoloxía CRISPR-Cas9.
Estes sistemas tamén permiten a creación de modelos animais para enfermidades humanas e a eliminación do VIH das células infectadas.
Nun modelo de rato de enfermidade humana, CRISPR corrixiu un erro xenético, o que provocou o rescate clínico de ratos enfermos.
3. Cría de mascotas
CRISPR aplicouse aos primeiros embrións para crear organismos modificados xeneticamente e inxectouse en animais de laboratorio para lograr unha edición substancial de xenes nos seus tecidos.
Utilizáronse enfoques baseados en CRISPR para modificar os xenomas de animais, incluíndo ratos, ratas e outros primates non humanos. Estes enfoques poderían empregarse para mellorar a produtividade, a resistencia ás enfermidades e activar os trazos/características buscados nas mascotas.
Usando CRISPR, incluso podemos introducir unha xeración de novos modelos animais.
4. Produción de alimentos
A tecnoloxía de edición de xenes CRISPR pode mellorar os rendementos e a calidade dos cultivos; resistencia á seca das plantas, resistencia a herbicidas e insecticidas, aumentando a seguridade alimentaria.
Tamén pode axudar a eliminar a resistencia aos antibióticos, mellorar a vida útil do produto e acelerar o proceso de domesticación das plantas.
Unhas plantas de mellor calidade significan forraxes de mellor calidade para os animais, mellorando así a súa saúde. Dado que as plantas e os animais forman a base da nosa cadea alimentaria, podemos ter unha mellor calidade alimentaria e produtos.
5. Combustible verde
O combustible verde é un combustible que se produce a partir de fontes orgánicas e é respectuoso co medio ambiente.
CRISPR permitiu producir o dobre da cantidade de biodiésel (unha forma de combustible verde) a partir de algas fototrópicas.
Este combustible obtense duplicando a produción de lípidos nas algas, utilizando CRISPR para axustar os xenes. Os lípidos son combustibles e constitúen esencialmente o biodiésel.
Pero a edición xenética é ética?
Alterar o curso natural de acción seguramente invitará a preocupacións éticas. Alterar a xenética humana mediante tecnoloxías de edición de xenes, como CRISPR, non atopou un apoio inequívoco. Isto débese a que os cambios realizados nos xenes dos óvulos e dos espermatozoides poderían transmitirse ás xeracións futuras.
Hai un gran debate sobre se esta tecnoloxía debería usarse para mellorar os trazos humanos normais (como a intelixencia ou a altura).
Tamén xorden problemas de seguridade ao usar esta tecnoloxía xa que sempre existe a posibilidade de ter efectos fóra do obxectivo (edicións no lugar equivocado) e mosaicismo (cando algunhas celas levan a edición pero outras non).
Baseándose nas preocupacións sobre a ética e a seguridade, a edición do xenoma das células reprodutivas é actualmente ilegal en moitos países.
Conclusión
A comprensión do xenoma humano permitiunos revolucionar a tecnoloxía sanitaria a nanoescala.
Edición de xenes e tecnoloxía CRISPR que proporcionaron aplicacións innovadoras en canto a erradicar enfermidades e mesmo corrixir imperfeccións humanas.
Os científicos prevén que estas tecnoloxías son a clave para crear unha xeración de homo sapiens libre de enfermidades con características perfectas.
Cal é a túa opinión sobre a edición de xenes? Avísanos nos comentarios.
Deixe unha resposta