Se está generalizando el uso de una novedosa y potente tecnología que permite editar con precisión el material genético de diversos organismos. Esta tecnología deriva de la maquinaria de defensa de bacterias y arqueas y se denomina CRISPR Cas9. A diferencia de otras herramientas de edición genética que dependen exclusivamente de proteínas, CRISPR Cas9 utiliza interacciones entre el ADN diana y una secuencia de ARN que guía a la enzima Cas9 para alterar la estructura de un gen diana. Se pueden editar varias localizaciones del genoma gracias a la facilidad de programación de diferentes secuencias de ARN guía, lo que facilita su uso e implementación. Además, la versión no activa de la proteína Cas9, guiada por su ARN correspondiente, puede utilizarse para procesos de visualización del material genético o, más recientemente, para la regulación del proceso de transcripción. Teniendo en cuenta los recientes avances y posibilidades en la investigación biomédica y biotecnológica, debemos entender que la exploración de esta tecnología no ha hecho más que empezar, y sus eventuales aplicaciones influirán en el mundo que nos rodea a múltiples niveles. En esta revisión, describimos los fundamentos biológicos del funcionamiento de la nucleasa Cas9, junto con aplicaciones seleccionadas de su uso en la edición y regulación de secciones específicas del material genético de diversos organismos. También tratamos algunas cuestiones bioéticas en torno a este tema.

INTRODUCCIÓN

El dogma central de la biología molecular, expresado por primera vez en 1957 y reformulado regularmente desde 1970, describe el flujo de información genética desde el ADN al ARN y del ARN a las proteínas dentro de las células. Aunque existen excepciones o extensiones conocidas a esta afirmación, comprender cómo los genes determinan directamente las características de los organismos vivos tiene una importancia y utilidad significativa para los investigadores de todo el mundo. Además, este principio conceptual de la biología implica la posibilidad de alterar las características fundamentales de los seres vivos mediante la edición de su información genética.

Desde principios de este siglo, la edición de genes ha sido explorada con creciente éxito, utilizando nucleasas de dedos de zinc (ZFN) y nucleasas de efecto activador de transcripción (TALEN). En consecuencia, la capacidad de editar y regular genomas se ha vuelto más accesible. La manipulación precisa del material genético de una célula implica un proceso de dos pasos que involucra interacciones ADN-proteína. Primero, las proteínas reconocen y se unen a un segmento específico de ADN, y luego, esta maquinaria corta la doble hélice de ADN o regula la transcripción alrededor del segmento de material genético objetivo. En el caso de la estrategia de edición genética mencionada, un factor de transcripción de proteínas reconoce su segmento objetivo de ADN y se dimérica con la enzima de restricción FokI para generar una ruptura en la doble hélice e introducir modificaciones en el ADN objetivo. Sin embargo, dado que estas técnicas dependen de la interacción directa de las proteínas con el ADN, la localización de nuevas áreas en el genoma requiere la generación continua de nuevas proteínas, lo que plantea desafíos técnicos significativos y limita el uso de estas tecnologías en algunos casos.