CRISPR/Cas9: ¿Cómo funciona?

Infografía por Rolando Araos Millar

Información de Dra. Claudia Stange, investigadora del Centro de Biología Molecular Vegetal de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Chile y Dr. Víctor Martínez, académico de la Facultad de Ciencias Veterinarias y Pecuarias de la misma casa de estudios.

Edición genética en cultivos

Crear plantas resistentes a determinadas plagas o enfermedades son algunas de las ventajas que ofrece este sistema de edición genética.

¿Cómo se usa CRISPR/Cas9 en Chile?

Cultivos de kiwi, tomate e incluso algunas de las enfermedades que afectan a los salmones son parte de las experiencias.

CRISPR/Cas9: ¿Qué es y cómo funciona?

Conozca, paso a paso, cómo funciona este sistema de edición genética.

Biotecnología en la agricultura: el rol de CRISPR/Cas9

A nivel agrícola, el sistema CRISPR/Cas9 permite editar genes específicos de un cultivo.

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Por tanto, CRISPR/Cas9 no crea transgénicos.

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Esta técnica hace que sea muy difícil diferenciar a un cultivo editado con CRISPR/Cas9 respecto a otro que ha sido mejorado a través de métodos tradicionales.

La edición genética en cultivos

Planta mejorada con métodos tradicionales

Planta mejorada con CRISPR/Cas9

Cultivos prácticamente idénticos

Por ejemplo, si una planta es susceptible a una determinada bacteria.

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La edición genética en cultivos

Cultivo es dañado

Sería posible identificar los genes que le hacen ser susceptibles a dichos patógenos y "apagarlos".

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La edición genética en cultivos

Cultivo tolera las bacterias

Por ende, es necesario identificar el gen o los genes a desactivar, lo que ayudará al cultivo a resistir los embates de los patógenos.

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La edición genética en cultivos

Cultivo tolerante

Cultivo susceptible

Edición genética

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De esta forma, el cultivo susceptible obtiene una resistencia ante el ataque de las bacterias.

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La edición genética en cultivos

Cultivo susceptible ahora tolera las bacterias

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La edición genética en cultivos

Una de las ventajas que entrega este sistema radica en que la modificación del ADN es controlada, por lo que no se producen reacciones no deseadas.

Además, este método de edición genética es más barato y simple de ejecutar en comparación a otros como Tallen o Zing Finger.

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¿Qué es CRIPSR/Cas9?

Sigue avanzando para averiguarlo.

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¿En resumen? CRISPR es una técnica de edición genética que permite modificar el código genético de un organismo.

¿Qué es CRIPSR/Cas9?

Eso sí, para ejecutarlo adecuadamente, es necesario conocer el código genético del organismo sobre el que se trabajará, para determinar qué gen se editará.

CRISPR/Cas9 es una sigla que significa Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, lo que en español se traduce como Repeticiones Palindrómicas Cortas Agrupadas y Regularmente interespaciadas.

Tras conoces el contexto, ¿cómo se realizan los cambios en laboratorio?

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CRIPSR/Cas9: ¿Cómo funciona?

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Tras conocer el genoma del organismo que se busca editar, se define qué parte de su material genético será editado.

Cadena de ADN

Genes a intervenir

CRIPSR/Cas9: ¿Cómo funciona?

Genes a intervenir

ADN objetivo

ADN objetivo

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En laboratorio, se creará una secuencia genética llamada ARN guía acompañada de una secuencia complementaria. Ambas ayudarán a Cas9 a cortar el gen de manera específica.

ARN guía

Secuencia complementaria

CRIPSR/Cas9: ¿Cómo funciona?

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ADN objetivo

Una vez que los pasos anteriores están listos, es momento para que el ARN guía y la secuencia complementaria se acoplen a la secuencia de ADN objetivo.

Genes a intervenir

CRIPSR/Cas9: ¿Cómo funciona?

Secuencia complementaria

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Genes a intervenir

CRIPSR/Cas9: ¿Cómo funciona?

ADN objetivo

Cas9

De esta forma, la enzima Cas9 seguirá la secuencia guía para saber en qué punto debe cortar.

Una vez que los pasos anteriores están listos, es momento para que el ARN guía y la secuencia complementaria se acoplen a la secuencia de ADN objetivo.

Secuencia complementaria

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CRIPSR/Cas9: ¿Cómo funciona?

De esta forma, la enzima Cas9 seguirá la secuencia guía para saber en qué punto debe cortar.

Cas9

Punto de corte

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CRIPSR/Cas9: ¿Cómo funciona?

Cas9

Punto de corte

Así, la enzima Cas9 realiza el corte.

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CRIPSR/Cas9: ¿Cómo funciona?

Una vez que el corte ha sido realizado, tanto la enzima Cas9, como la secuencia complementaria y el ARN guía se retiran.

Cas9

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CRIPSR/Cas9: ¿Cómo funciona?

Tras ello, la zona donde se realizó el corte muta al ser mal reparado por el sistema endógeno de la planta.

Esto provoca que la secuencia quede "silenciada" y no sea expresada por la planta.

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Sigue avanzando para averiguarlo.

¿Cómo se usa CRISPR/Cas9 en Chile?

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¿Cómo se usa CRISPR/Cas9 en Chile?

La Dr. Claudia Stange y el Dr. Víctor Martínez son parte de los científicos que trabajan con CRISPR/Cas9 en nuestro país.

Parte de las experiencias se centran en investigar las enfermedades que afectan al salmón y a desarrollar tomates y kiwis tolerantes a la sequía y salinidad.

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Investigando las enfermedades que afectan a los salmones

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El Dr. Víctor Martínez determinó que ciertas variedades de salmón resisten mejor las patologías Septicemia Rickettsial del Salmón (SRS), Anemia infecciosa del Salmon (ISA) y Caligus.

Investigando las enfermedades que afectan a los salmones

Salmón infectado con SRS

Salmón infectado con ISA

Salmón infectado con Caligus

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Investigando las enfermedades que afectan a los salmones

Salmón infectado con SRS

Salmón infectado con ISA

Salmón infectado con Caligus

La idea es determinar, a través de CRISPR/Cas9, por qué hay variedades que son más susceptibles a estas patologías y otras más tolerantes.

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Investigando las enfermedades que afectan a los salmones

Salmón infectado con SRS

Salmón infectado con ISA

Salmón infectado con Caligus

Para realizar los experimentos, se utilizarán líneas celulares específicas de los salmónidos, por lo que no será necesario realizar trabajos in vivo (dentro de organismos vivos).

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El gran desafío que queda por superar radica en conocer el genoma completo del salmón. De esta forma, se sabrá qué genes se deberán editar para mejorar la resistencia de este animal a las enfermedades mencionadas.

Investigando las enfermedades que afectan a los salmones

Salmón infectado con SRS

Salmón infectado con ISA

Salmón infectado con Caligus

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Utilizar la edición genica para mejorar el tomate "Poncho negro"

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La Dra. Claudia Stange lidera un proyecto donde se busca identificar los genes que generan que el tomate "Poncho Negro" sea más tolerante a la salinidad.

Identificar genes a editar en Tomate Pocho negro

Con CRISPR/Cas9 podrán determinar cuáles son dichos genes.

Identificación de genes

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Una vez que estas dos tareas estén listas, se editarán los genes candidatos en "Poncho negro" para generar portainjertos de tomate "Poncho negro" que más tolerantes a salinidad y sequía.

Tomate Poncho negro tolera la susceptible a sequía y salinidad

Portainjerto de tomate Poncho negro ayudará a otros cultivos de tomate

Identificar genes a editar en Tomate Pocho negro

Proceso de edición genética

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Las plantas generadas se evaluarán molecular y funcionalmente para usarlas en portainjertos de tomate para variedades comerciales.

Con ello, se podrán desarrrollar cultivos de tomate con menos requerimiento de agua o incluso regarlas con agua salina.

Agua salina

Portainjerto tolerantes a salinidad y sequía

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Desarrollar portainjertos de kiwi Hayward resistente a la salinidad y la sequía

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Portainjertos de kiwi Hayward

Tal como en el caso del tomate, aquí la propuesta de la investigación liderada por la Dra. Stange es identificar los genes que otorgan al kiwi su susceptibilidad al estrés por sequía y salinidad.

Identificación de genes que generan susceptibilidad

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Portainjertos de kiwi Hayward

Con ello, se podrán "apagar" dichos genes, por lo que el cultivo dejará de expresar esta susceptibilidad.

Se "apagan" los genes que generan susceptibilidad

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Portainjertos de kiwi Hayward

De esta manera, será posible desarrrollar cultivos de kiwi con menos requerimientos de agua e incluso podrían ser regados con agua salina.

Agua salina

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Portainjertos de kiwi Hayward

Pueden conocer más sobre el proyecto Anillo "Planta Conciencia", desarrollado por el equipo de la Dra. Stange, en Instagram y LinkedIn, buscándolos como @plantaconciencia.

Agua salina

¡FIN! :)

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