CRISPR: una nueva herramienta para estudiar las mutaciones asociadas con el cáncer

Hace algo más de una década, una nueva tecnología llamada CRISPR se convirtió en el avance más importante en biología desde el descubrimiento del ADN a finales de la década de 1860.

CRISPR es un acrónimo que significa “grupos de repeticiones palindrómicas cortas en intervalos regulares”. El término significa simplemente que hay secciones repetidas en el ADN de las bacterias. Estas repeticiones son en realidad copias de pequeños fragmentos de virus. Para deshacerse de esos virus, las bacterias usan una enzima llamada Cas9. Como si fuera una tijera, Cas9 corta el ADN en lugares específicos.

Ese elegante proceso, que es esencialmente una reacción del sistema inmunitario bacteriano, les dio a los científicos la audaz idea de utilizar CRISPR para modificar el genoma de organismos vivos mediante la adición, eliminación y reordenamiento de fragmentos de ADN. Esta tecnología ofrece una forma programable de sustituir una mutación patológica por una secuencia sana, eliminar por completo un gen para estudiar su función y hasta modificar partes del genoma que afectan la expresión y la función del gen. El objetivo último es tratar enfermedades y responder a preguntas fundamentales de la biología.

CRISPR y cáncer

Pero cuando se trata de luchar contra el cáncer, CRISPR tiene algunas limitaciones. Aunque CRISPR es un procedimiento “rápido y sencillo”, las herramientas básicas “no son tan precisas”, explica Lukas Dow, Ph.D., profesor asociado de bioquímica médica en Weill Cornell Medicine en Nueva York. “El cáncer es una enfermedad muy compleja. Aunque podemos utilizar Cas9 para provocar inserciones y deleciones para anular la función de un gen, no podíamos imitar las variantes —las de un solo nucleótido— más comunes en los cánceres humanos”. Eso significa que cambiar una sola letra en el código de un gen mutante-variante ligado al cáncer puede afectar significativamente la agresividad del tumor o la respuesta del paciente a una terapia específica.

Esto llevó a Dow y su equipo de Weill Cornell a desarrollar una nueva herramienta de edición genética más precisa que permitirá estudiar el efecto de estos cambios genéticos específicos en modelos preclínicos, en lugar de limitarse a objetivos más amplios, como la eliminación del gen entero.

“Cas9 es muy eficiente para cortar ADN”, afirma Dow, que también es miembro de Sandra and Edward Meyer Cancer Center de Weill Cornell Medicine. “Se obtienen alelos que no son aleatorios, pero no son fáciles de controlar. Imagine un libro en el que cada palabra representa un gen de nuestro genoma. Cas9 es eficaz para eliminar palabras, pero la mayoría de las mutaciones cancerígenas solo cambian letras individuales. Eliminar una palabra o cambiar una letra puede influir de manera significativa cómo se lee una frase. Para entender el ‘libro del cáncer’ tenemos que ser muy precisos con estos cambios sutiles, para poder predecir mejor cómo reacciona una célula al tratamiento”.

Sobre el estudio

La herramienta fue descrita en un número reciente de la revista Nature Biotechnology. En la investigación, Dow y sus colegas modificaron genéticamente ratones para que portaran una enzima —un derivado modificado de Cas9— que permite cambiar una sola base, o “letra”, en el código genético del ratón. Al administrar a los ratones el antibiótico doxiciclina, la enzima “editora de bases” se activa o desactiva, lo que reduce la probabilidad de que con el tiempo se produzcan cambios genéticos fortuitos. Los investigadores también pueden cultivar organoides —versiones en miniatura de tejido intestinal, pulmonar y pancreático— de ratones, lo que permite hacer estudios moleculares y bioquímicos aún más exhaustivos sobre el efecto de estos cambios genéticos precisos.

“Para entender la respuesta de un paciente concreto a la terapia, primero hay que entender los cambios genéticos que influyen sobre esa respuesta”, explica Dow. “Ese es uno de los principios de la medicina personalizada”.

Las diferencias en una sola base de un gen pueden tener consecuencias funcionales. Pero la mayoría de las herramientas de edición genética disponibles en la actualidad actúan sobre objetivos más grandes, como genes enteros. Los científicos también pueden utilizar virus para administrar genes con mutaciones específicas, pero esta técnica se limita a tejidos específicos como el cerebro y el hígado, añade Dow. El modelo de ratón desarrollado por Dow y su equipo les permite estudiar los efectos de los cambios en los tumores y determinar qué terapias funcionan mejor para quienes presentan una mutación particular. Los organoides derivados de ratones permiten hacer experimentos detallados en tejidos sobre los que no es fácil actuar con virus.  

“Un modelo de ratón permite hacer dos cosas: estudiar los efectos de una mutación en el inicio, la progresión o la respuesta al tratamiento del cáncer en ratones, y usar organoides para examinar más de cerca los cambios moleculares o bioquímicos asociados”, afirma Dow.

El equipo utiliza actualmente esta nueva tecnología para identificar los efectos de las mutaciones de una sola base en el cáncer de páncreas, pulmón y colon.

Compartir la tecnología

Los ratones genéticamente modificados del equipo estarán a disposición de otros investigadores de todo el mundo para que los utilicen en sus propios estudios. “Es lo correcto”, explica Dow. “La ciencia debe ser una tarea colaborativa. Sería arrogante pensar que podemos tener efectos positivos sobre la vida de enfermos de cáncer sin la pericia y las investigaciones de otros científicos. Juntos podemos hacer mucho más de lo que podríamos hacer por nuestra cuenta”.

También le intriga cómo podría utilizarse esta tecnología en el futuro. “Estoy entusiasmado, pero falta mucho camino por recorrer; es un trabajo duro, y recién empezamos. Pero avanzamos con paso firme”, afirma.

“Estamos subiendo una montaña. Esperemos que estas herramientas ayuden a hacer el viaje algo más rápido”.