¿Qué implica el que CRISPR provoque mutaciones en sitios no diana?

Imagen:
Daniel Friedman

El Dr. Michael Antoniou, investigador en terapia génica, explica qué supone el que CRISPR pueda provocar mutaciones en sitios distintos al sitio diana - más información en este artículo que publicábamos la semana pasada - y apunta a cómo podría evaluarse la seguridad de esta y otras técnicas de edición génica.

Título: 
Mutaciones inducidas por CRISPR - ¿qué implicaciones tienen para la seguridad alimentaria?
Origen: 
GMWatch
Autor/a: 
Claire Robinson
Fecha: 
Jueves, 1 Junio, 2017

Un nuevo estudio publicado en Nature Methods detectaba que la utilización de la tecnología de edición génica CRISPR había introducido cientos de mutaciones no intencionadas en el genoma de ratones.1

En el estudio los investigadores secuenciaron el genoma completo de ratones en los que se había corregido un defecto genético utilizando CRISPR. Después buscaron todas las mutaciones, incluso las que sólo alteraban un nucleótido (unidad básica del ADN).

De esta forma observaron que los genomas de dos receptores independientes de terapia génica habían sufrido más de 1.500 mutaciones que afectaban a una sola base, y más de 100 deleciones e inserciones de mayor tamaño. Ninguna de estas mutaciones en el ADN había podido predecirse mediante los programas informáticos que utilizan normalmente los investigadores para analizar el genoma (la secuencia completa de ADN) de un organismo con el fin de detectar posibles efectos en sitios no diana.

Aunque este estudio se llevó a cabo en el ámbito de la terapia génica, sus implicaciones para la regulación de plantas y animales destinados a la alimentación y obtenidos mediante CRISPR y otras técnicas de edición génica son claras.

Las agencias reguladoras de todo el mundo se encuentran inmersas ahora mismo en un debate sobre cómo evaluar la seguridad de los productos obtenidos mediante técnicas de edición del genoma. Muchos defensores de los OMG proponen regulaciones "suaves" e incluso que no haya ninguna regulación en absoluto, dando por hecho que técnicas como CRISPR son precisas y predecibles y por tanto seguras.

Sin embargo, este nuevo estudio demuestra que esta es una suposición falsa. Entonces, ¿cómo deberían regularse estos productos?

Se ha sugerido que se exija la secuenciación del genoma completo de los organismos sometidos a edición génica, para que las autoridades biosanitarias puedan evaluarla.

Sin embargo esto plantea una pregunta adicional: si la secuencia no mostrase ninguna mutación o efectos en sitios no diana, ¿deberíamos estar tranquilos?

Hemos pedido su opinión al Dr. Michael Antoniou, un genetista molecular con base en Londres que utiliza técnicas de ingeniería genética, incluidas técnicas de edición del genoma, para desarrollar terapias génicas.
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Esta es la respuesta del Dr. Antoniou:

Estoy de acuerdo en que las autoridades biosanitarias deberían evaluar la secuencia completa de los organismos sometidos a técnicas de edición génica. Y el que en esta secuencia completa no hubiera ninguna mutación adicional o efectos en sitios no diana sí que sería algo tranquilizador, en cierto modo.

Sin embargo es muy improbable que esto llegue a ocurrir. Va a ser más una cuestión de cuántas mutaciones en sitios no diana hay, y no de su ausencia total, porque la tecnología no es perfecta. En el futuro se volverá menos propensa a cometer errores, al refinarse los procedimientos, pero es extremadamente improbable que llegue a alcanzar el punto en el que tan sólo se produzca el cambio que se pretende realizar.
 
Además, la aplicación de tecnologías de edición del genoma en plantas para su utilización en agricultura implicará la utilización de técnicas de cultivo celular, con sus propios efectos mutagénicos inherentes. Así que por muy precisa que se vuelva la edición génica siempre habrá un alto número de mutaciones inducidas por los procesos de cultivo celular.
 
Muchas de las mutaciones en sitios no diana inducidas por la edición del genoma - así como las inducidas por el cultivo celular -  serán sin duda benignas en términos de efectos sobre la función génica. Sin embargo, muchas no lo serán y sus efectos pueden llegar hasta el producto final comercializado, ya sea vegetal o animal.

Hay otra cuestión que aumenta la probabilidad de que la edición del genoma produzca efectos en sitios no diana, alterando la función de los genes. Tiene que ver con el hecho de que los efectos en sitios no diana no serán aleatorios, sino que se darán en sitios dentro de otros genes con una secuencia de ADN similar a aquella en la que se pretende realizar el cambio.

Esto no excluye el descubrimiento - poco sorprendente - en un reciente estudio en ratones de que los efectos de CRISPR en sitios no diana pueden darse también en zonas del genoma cuya secuencia de ADN es notablemente diferente al sitio que se pretendía modificar. Los investigadores hallaron que las numerosas mutaciones en sitios no diana provocadas por CRISPR en ratones no podían predecirse mediante los algoritmos informáticos utilizados habitualmente.1
 
Por tanto no sólo es necesario llevar a cabo secuenciaciones del genoma completo para poder identificar todas las mutaciones en sitios no diana provocadas por la edición génica basada en CRISPR, sino que también resulta esencial considerar los efectos de estos cambios no intencionados sobre los patrones globales de la función génica. Por tanto se necesitaría complementar la secuenciación del genoma completo con otros análisis de caracterización molecular, las llamadas "ómicas": transcriptómica - caracterización de la expresión génica, proteómica - caracterización de la composición en proteínas, metabolómica - caracterización de los metabolitos y caracterízación de los microARN.
 
Resulta importante considerar además que el cambio previsto en el gen diana - aquel que sí queremos conseguir mediante la utilización de la edición génica - también puede provocar efectos no intencionados. Por ejemplo, la alteración o modificación total de la función de una enzima puede provocar otras reacciones bioquímicas inesperadas o impredecibles, que pueden alterar de forma significativa la composición de un organismo, por ejemplo una planta que se quiera destinar a la alimentación.
 
Las alteraciones en la composición de los productos alimentarios obtenidos mediante técnicas de edición génica tampoco podrán ser identificadas en todos los casos utilizando métodos de caracterización molecular, debido a las limitaciones actuales inherentes a estas técnicas. Por tanto seguirá siendo necesario llevar a cabo estudios de toxicidad a largo plazo en modelos animales establecidos.
 
A falta de análisis de este tipo, la afirmación de que la edición génica es precisa y predecible está más basada en la fe que en la ciencia.

Conclusión de GMWatch

De la explicación del Dr. Antoniou concluimos que los productos de las técnicas de edición génica deberían estar al menos tan estrictamente regulados como los productos de las técnicas de ingeniería genética utilizadas hasta ahora. De hecho, la regulación de todos los productos derivados de la ingeniería genética debería replantearse para introducir análisis moleculares mediante las "ómicas" y estudios de alimentación en animales a largo plazo. A día de hoy ningún país del mundo exige análisis ni estudios de este tipo.

  • 1. a. b. Schaefer KA, Wu W-H, Colgan DF, Tsang SH, Bassuk AG, Mahajan VB. Unexpected mutations after CRISPR-Cas9 editing in vivo. Nat Methods. 2017;14(6):547-548. doi:10.1038/nmeth.4293.

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