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El CRISPR, una nueva caja de herramientas para mejores cultivos

Científicos utilizan un novedoso método de edición genética para fabricar productos sostenibles y mejores

En medicina, la edición de genes podría potencialmente curar enfermedades hereditarias, como algunas formas de enfermedades cardíacas y cáncer, y un raro trastorno que causa la pérdida de la visión pero en la agricultura, la técnica puede crear plantas que no solo produzcan mayores rendimientos, como los tomates, sino también que sean más nutritivos e impermeables a la sequía y las plagas, rasgos que pueden ayudar a que los cultivos soporten patrones climáticos más extremos pronosticados en los próximos años, se trata del CRISPR.

En la actualidad, cientos de laboratorios de investigación y desarrollo están probando el potencial de CRISPR, el acrónimo de la técnica de repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciales, para resolver una serie de preocupaciones relacionadas con los alimentos tanto para los consumidores como para los productores, productos como trigo con gluten reducido o hongos que no se dañan cuando se magullan o cortan, soja baja en grasas no saludables e incluso protege el suministro mundial de chocolate, el fabricante de dulces Mars está detrás de un esfuerzo para reforzar la capacidad del cacao de combatir un virus que está devastando la cosecha en África Occidental.

CRISPR, es una alternativa a la ingeniería transgénica, se trata de una técnica de edición de genes que se aplica a la reproducción selectiva, a través de la cual los científicos «editan» el genoma de una planta para obtener los rasgos deseados, con su secuencia «guía», el ARN localiza y se une a su secuencia de ADN emparejada, el ARN también se une a la enzima Cas9, que corta el ADN en la ubicación seleccionada, por lo que los científicos primero identifican un gen responsable de un rasgo, para luego crean una pieza de ARN y una enzima para conectar y «editar» el gen, el ARN, que imita una cadena de la secuencia de ADN del gen objetivo, y una enzima de restricción Cas9, puede cortar el ADN, e introducirse en una célula.

A través de esta técnica, se puede agregar un rasgo eliminando el gen o introduciendo una variación, después del cambio, los científicos confían en la capacidad de una célula para reparar su secuencia de ADN, el Guía RNA y Cas9 se eliminan, y la planta resultante se puede cruzar con la original y el cambio de ADN se transfiere, al igual que la reproducción tradicional.

El CRISPR.
El uso de CRISPR para agregar o eliminar características es más rápido, preciso, fácil y, económico que las técnicas de cría tradicionales o los métodos de ingeniería genética más antiguos

Una innovación en el desarrollo de mejores alimentos

El primero de estos nuevos cultivos editados genéticamente, fue la canola, que salió al mercado este año, y de la que habrá más en 2019, los reguladores federales estadounidenses dicen que debido a que estas plantas no contienen ADN extraño, es decir, ADN de virus o bacterias, ambos utilizan para crear los primeros organismos genéticamente modificados, o transgénicos, no necesitan la regulación estricta, ni los años de prueba requeridos para los OGM, más sin embargo, el 25 de julio, el alto tribunal de la unión europea decidió regular las plantas modificadas genéticamente de la misma manera que los OGM.

Los científicos agrícolas han estado mejorando las plantas a través de la biotecnología durante 25 años mediante la transferencia de genes de una especie de planta o bacteria a otra, estos son los llamados OGM, que han permitido a los agricultores pulverizar más herbicidas sin dañar sus cultivos, o crear papayas resistentes a enfermedades en Hawái, por ejemplo, aunque la ciencia no ha mostrado ningún efecto en la salud humana al comer OGM, han sido blanco de boicots del consumidor y regulaciones gubernamentales duras en toda Europa y en los Estados Unidos, estimulados por la desconfianza de las grandes corporaciones que crean OGM y las ramificaciones de mezclar genes de dos especies.

Pero las herramientas más nuevas de edición de genes como CRISPR, logran los mismos efectos sin transferir nuevos genes de un organismo a otro, por lo que la edición de genes también es más simple, más barata y más rápida que crear OGM, debido a que la edición de genes es relativamente fácil para quienes cuentan con la capacitación adecuada y las instalaciones básicas de laboratorio y no están estrictamente controladas por unas pocas compañías, algunos expertos dicen que podría permitir a las naciones en desarrollo cultivar maíz o verduras enriquecidas con nutrientes sin necesidad de comprar semillas costosas de gran tamaño a empresas multinacionales.

El proceso es más rápido, que el de aquellos agricultores que cruzan metódicamente generaciones de especies de plantas para obtener el rasgo deseado, el CRISPR resume años de ese proceso, «Se trata de encontrar maneras más eficientes de mejorar la productividad de los cultivos», afirma Zachary Lippman, profesor de ciencias biológicas en Cold Spring Harbor Laboratory, quien ha estado a la vanguardia de la investigación de edición genética durante la última década, todo se debió a que durante generaciones, los criadores comerciales de tomates prefirieron menos ramas en lugar de demasiadas, porque la planta caería bajo el peso de la fruta o no podría convertir esas flores adicionales en frutas, lo que comprometiendo los rendimientos, para lo que «tuvimos que encontrar el punto ideal», explica el especialista.

En los cultivos agrícolas, como los siguientes ejemplos, CRISPR tiene el potencial de afectar el rendimiento, la resistencia a enfermedades, el sabor y otros rasgos y ya hay numerosos avances de esta técnica, que se pueden encontrar en varios procesos, pero muy encaminados a resultados:

  • BANANA: La edición genética está siendo probada para producir una variedad más resistente que puede combatir un hongo mortal que ataca el suministro comercial global.
  • CACAO: Los científicos están trabajando para impulsar el sistema inmune de la planta de cacao con el fin de resistir a un virus que devasta los cultivos de África Occidental.
  • UVA: CRISPR puede ser una protección contra un oídio que interfiere con los niveles de azúcar necesarios para las uvas de calidad de vino.
  • ARROZ: Los investigadores desarrollaron una variedad que produce de 25 a 30 por ciento más grano sin comprometer su tolerancia a las difíciles condiciones climáticas.
  • CAFÉ: Para evitar el costoso proceso de eliminación de la cafeína, que también puede afectar el sabor, una variedad de frijol ha sido editada para descafeinarse naturalmente.
  • TOMATES: Los genetistas identificaron 13 notas de sabor críticas de residuos familiares que se pueden agregar a las variedades modernas para aumentar el sabor.
  • MAÍZ: Los científicos identificaron un gen en una variedad nativa que produce más grano en condiciones de sequía; se agregará a las variedades modernas.
  • TRIGO: Los científicos en España y los Estados Unidos están modificando el trigo para producir cepas significativamente más bajas en las proteínas del gluten que causan la enfermedad celíaca.
  • HONGOS: La universidad estatal de Pensilvania trazó manchas marrones indeseables en un gen de melanina; con un ajuste, de apariencia y vida útil mejorada.

«Todavía estamos trabajando con todo lo que la naturaleza nos ha proporcionado, con la cría tradicional, independientemente de los rasgos que la naturaleza haya echado del ADN, esa es la mano con la que te han jugado», afirma Lippman y añade, «con la edición de genes, ahora estás jugando al póker con ases en la manga».

Sin embargo, las reglas federales de etiquetado propuestas excluyen los alimentos que usan CRISPR y otras técnicas de edición genética de esos requisitos, ya que las mutaciones no han introducido partes del llamado ADN extraño, los expertos en este campo sugieren que el éxito final de la edición genética no será decidido por científicos, empresarios o activistas, sino por compradores y agricultores.

Poco a poco, las empresas de semillas están recurriendo a la edición de gen CRISPR para cultivos comerciales destinados a ser ingredientes derivados del maíz, el trigo, el lino y la canola, el siguiente paso será alimentos como fresas o tomates que los consumidores realmente puedan tocar y probar, para Zachary Lippman, la prueba definitiva de consumo fue en su propia casa: su esposa, Shira, tiene reservas sobre la ingesta de alimentos producidos a través de la biotecnología, pero con el tiempo, Lippman, su esposa y sus seis hijos, han comido el trabajo que él hace, y comenta que las discusiones familiares han llevado a una mejor comprensión de por qué las personas pueden tener dificultades en aceptar alimentos genéticamente modificados, pero también sus beneficios.

Fuente
US National Library of Medicine National Institutes of Health

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