Dos estrategias de genética activa ayudan a abordar las preocupaciones sobre las liberaciones por impulso genético en la naturaleza

En la última década, los investigadores han diseñado una serie de nuevas herramientas que controlan el equilibrio de la herencia genética. Basados ​​en la tecnología CRISPR, estos impulsores genéticos están preparados para pasar del laboratorio a la naturaleza, donde están siendo diseñados para suprimir enfermedades devastadoras como la malaria transmitida por mosquitos, el dengue, el Zika, el chikungunya, la fiebre amarilla y el Nilo Occidental. Los impulsores genéticos tienen el poder de inmunizar a los mosquitos contra los parásitos de la malaria o actúan como insecticidas genéticos que reducen las poblaciones de mosquitos.

Aunque se ha demostrado que los impulsores genéticos más nuevos se propagan de manera eficiente como se diseñó en entornos de laboratorio, se han planteado preocupaciones con respecto a la seguridad de liberar tales sistemas en poblaciones silvestres. Han surgido preguntas sobre la previsibilidad y la capacidad de control de los impulsores genéticos y si, una vez que se sueltan, pueden recordarse en el campo si se extienden más allá de la región de aplicación prevista.

Ahora, los científicos de la Universidad de California en San Diego y sus colegas han desarrollado dos nuevos sistemas genéticos activos que abordan esos riesgos al detener o eliminar los impulsos genéticos en la naturaleza. El 18 de septiembre de 2020 en la revista Molecular Cell , una investigación dirigida por Xiang-Ru Xu, Emily Bulger y Valentino Gantz en la División de Ciencias Biológicas ofrece dos nuevas soluciones basadas en elementos desarrollados en la mosca común de la fruta.

«Una forma de mitigar los riesgos percibidos de los impulsores genéticos es desarrollar enfoques para detener su propagación o eliminarlos si es necesario», dijo el distinguido profesor Ethan Bier, autor principal del artículo y director científico del Instituto Tata de Genética y Sociedad. «Ha habido mucha preocupación por la cantidad de incógnitas asociadas con los impulsos genéticos. Ahora hemos saturado las posibilidades, tanto a nivel genético como molecular, y hemos desarrollado elementos atenuantes».

El primer sistema de neutralización, llamado e-CHACR (borrado de construcciones que hacen autostop en la reacción en cadena autocatalítica) está diseñado para detener la propagación de un impulso genético «disparándole con su propia pistola». Los e-CHACR utilizan la enzima CRISPR Cas9 transportada por un impulso genético para copiarse a sí misma, mientras que al mismo tiempo muta e inactiva el gen Cas9. Xu dice que un e-CHACR se puede colocar en cualquier parte del genoma.

«Sin una fuente de Cas9, se hereda como cualquier otro gen normal», dijo Xu. «Sin embargo, una vez que un e-CHACR se enfrenta a un impulso genético, inactiva el impulso genético en sus pistas y continúa propagándose a lo largo de varias generaciones ‘persiguiendo’ el elemento impulsor hasta que la población pierde su función».

El segundo sistema de neutralización, llamado ERACR (Elemento que invierte la reacción en cadena autocatalítica), está diseñado para eliminar el impulso genético por completo. Los ERACR están diseñados para insertarse en el sitio del impulso genético, donde utilizan el Cas9 del impulso genético para atacar cualquier lado del Cas9, cortándolo. Una vez que se elimina el impulso genético, el ERACR se copia a sí mismo y reemplaza el impulso genético.

«Si al ERACR también se le da una ventaja al llevar una copia funcional de un gen que es interrumpido por el impulso genético, entonces corre a través de la línea de meta, eliminando por completo el impulso genético con una determinación inquebrantable», dijo Bier.

Los investigadores probaron y analizaron rigurosamente los e-CHACR y los ERACR, así como las secuencias de ADN resultantes, con meticuloso detalle a nivel molecular. Bier estima que el equipo de investigación, que incluye modeladores matemáticos de UC Berkeley, dedicó aproximadamente 15 años combinados de esfuerzo para desarrollar y analizar de manera integral los nuevos sistemas. Aún así, advierte que pueden surgir escenarios imprevistos y que los sistemas neutralizadores no deben usarse con una falsa sensación de seguridad para los impulsores genéticos implementados en el campo.

«Dichos elementos de frenado deberían desarrollarse y mantenerse en reserva en caso de que sean necesarios, ya que no se sabe si algunas de las raras interacciones excepcionales entre estos elementos y los impulsores genéticos que están diseñados para acorralar podrían tener actividades no deseadas», dijo.

Según Bulger, los impulsos genéticos tienen un enorme potencial para aliviar el sufrimiento, pero su despliegue responsable depende de contar con mecanismos de control en caso de que surjan consecuencias imprevistas. Los ERACR y eCHACR ofrecen formas de detener la propagación del impulso genético y, en el caso del ERACR, pueden potencialmente revertir una secuencia de ADN diseñada a un estado mucho más cercano a la secuencia natural.

«Debido a que los ERACR y los e-CHACR no poseen su propia fuente de Cas9, solo se propagarán hasta el propio impulso genético y no editarán la población de tipo salvaje», dijo Bulger. «Estas tecnologías no son perfectas, pero ahora tenemos una comprensión mucho más completa de por qué y cómo los resultados no deseados influyen en su función y creemos que tienen el potencial de ser poderosos mecanismos de control de impulso genético en caso de que surja la necesidad».

Fuente: la Universidad de California – San Diego .

Original escrito por Mario Aguilera.