Un hallazgo que reescribe la historia de la edición genética
Un equipo de investigadores ha identificado un sistema de edición genética denominado VIPR, presente en virus con una antigüedad de miles de millones de años. Este hallazgo podría superar en eficacia a la conocida tecnología CRISPR.
En los últimos diez años, CRISPR se ha consolidado como una herramienta científica de uso común, empleada para desarrollar curas que salvan vidas, mejorar cultivos e incluso diseñar perros hipoalergénicos.
Sin embargo, CRISPR no fue creado artificialmente; fue descubierto en bacterias y otros microbios como un mecanismo de defensa contra virus invasores. Recientemente, los científicos reportaron el hallazgo de otro sistema de edición genética natural, esta vez presente en los propios virus.
Este sistema, bautizado como VIPR, tendría una antigüedad superior a 4.000 millones de años y sería el ancestro evolutivo de CRISPR, según detallan los investigadores en dos artículos publicados en la revista Science.
Ventajas frente a CRISPR
VIPR podría convertirse en la herramienta de edición genética más potente, con ventajas sobre CRISPR. Entre ellas destacan:
- Capacidad de apuntar a una variedad más amplia de secuencias genéticas, lo que permite alterar una mayor parte del genoma.
- Moléculas más pequeñas que facilitan su introducción en las células.
“El tamaño increíblemente pequeño de VIPR hace que estos sistemas sean herramientas transformadoras para la ingeniería del genoma”, afirmó Philip Kranzusch, microbiólogo de la Escuela de Medicina de Harvard que no participó en la investigación.
Jennifer Doudna, bioquímica de la Universidad de California, Berkeley y coautora de los estudios, ganó el Premio Nobel en 2020 por aprovechar el poder de CRISPR. Tras ese logro, se cuestionó cómo evolucionó la versión natural del editor genético.
“Tenía que venir de alguna parte”, recordó Doudna. “Tal vez se estaba usando para hacer otra cosa antes, y tal vez todavía haya evidencia de lo que podría haber estado haciendo”.
El mecanismo de CRISPR y el origen de VIPR
CRISPR está formado por proteínas y moléculas de ARN que se unen para fragmentar genes virales. La molécula de ARN contiene una secuencia que coincide exactamente con las secuencias genéticas de ciertos virus. El ARN se adhiere a los genes virales, y la proteína asociada corta la cadena de ADN, desactivando el virus.
Desde el descubrimiento de los primeros sistemas CRISPR en los años 90, los científicos han identificado estos sistemas en una creciente variedad de microbios. Al comparar sus genes, se han obtenido conocimientos sobre la evolución de CRISPR. En 2024, un equipo concluyó que los ancestros comunes de todos los seres vivos portaban moléculas CRISPR.
Pero, ¿de dónde provino esta defensa destructora de ADN? Al intentar mirar tan atrás, el panorama se vuelve borroso, similar a observar estrellas lejanas con un telescopio.
La búsqueda del ancestro
Hace dos años, Peter Yoon, entonces estudiante de posgrado con Doudna, decidió adoptar un enfoque diferente: en vez de examinar los genes CRISPR, estudió las moléculas codificadas por esos genes. Un gen es un plano para una proteína. Las mutaciones pueden no afectar la forma de la proteína, que determina su función química.
“La naturaleza es muy perezosa”, comentó Yoon, ahora miembro del personal técnico de Anthropic, empresa de inteligencia artificial.
En colaboración con Kenneth Loi, estudiante de posgrado, Yoon analizó 2,3 millones de proteínas y halló cientos similares a las moléculas CRISPR, pero que no pertenecían a esos sistemas en microbios. Nadie sabía la función de esas proteínas. Yoon y Loi descubrieron un dato sorprendente: casi todas provenían de virus.
“Fue una inversión total de lo que esperábamos”, dijo Yoon. CRISPR es un arma microbiana contra virus; ahora encontraban virus que portaban una versión similar.
Kranzusch señaló que este hallazgo habría sido imposible hace pocos años. La inteligencia artificial permite ahora descubrir conexiones antiguas entre proteínas.
“Es una hermosa demostración del poder de estos métodos”, afirmó.
Yoon y su equipo denominaron VIPR a estas proteínas y se propusieron entender su funcionamiento mediante experimentos con virus reales. En su lista de candidatos, encontraron una cepa que Doudna tenía almacenada en su congelador para otros experimentos.
“Tuvimos mucha suerte”, comentó Loi. “Simplemente descongelamos el virus e infectamos algunas células y dijimos: ‘veamos qué encontramos’”.
Las células infectadas generaron proteínas VIPR, que se unieron a moléculas de ARN viral y, al igual que CRISPR, se dirigieron al ADN viral. A diferencia de CRISPR que fragmenta los genes, las proteínas VIPR se envuelven a su alrededor. El resultado es el mismo: los genes objetivo se desactivan.
Guerra viral antigua
Doudna y sus estudiantes ven en esta bioquímica un arma que los virus utilizan contra otros virus. “Todo comienza a tener sentido”, dijo. “Esta es una especie de guerra viral antigua”.
La hipótesis: cuando dos virus infectan la misma célula, compiten por el control. Un virus con genes VIPR puede desactivar a su rival, replicándose solo él.
Doudna y colegas proponen que VIPR surgió hace más de 4.000 millones de años, cuando los virus competían por infectar a los primeros microbios, usando moléculas de direccionamiento genético. La lucha persiste hoy.
Los investigadores sugieren que CRISPR surgió de esta arma viral cuando los microbios se apropiaron del sistema. Es común que genes virales se incorporen accidentalmente en genomas huéspedes.
“Puedes imaginar que VIPR es un arma que los virus se apuntan unos a otros”, dijo Yoon. “Si las bacterias simplemente se la roban, se convierte en un sistema inmunológico”.
Implicaciones futuras
Falta determinar si VIPR puede convertirse en herramienta de edición genética. Su descubrimiento lleva a preguntarse si la batalla viral ha generado otras armas genéticas aún no descubiertas.
“Me sorprendería mucho si VIPR fuera el último sistema de direccionamiento inesperado que descubrimos”, afirmó Rafael Pinilla-Redondo, virólogo de la Universidad de Copenhague, ajeno a los estudios.
Doudna expresó humildad al saber que un ancestro de los sistemas de edición genética estuvo en su congelador durante años: “Es un gran recordatorio de lo poco que todavía entendemos sobre biología”.
Fuente: Infobae