Un equipo de científicos ha corregido una mutación asociada con una grave patología cardíaca en embriones humanos gracias a la edición genómica. Es la primera vez que se utiliza la técnica CRISPR-Cas9 para modificar embriones humanos en EEUU. Aunque los resultados publicados hoy en Nature son preliminares, el estudio es un importante avance para demostrar el potencial de la edición genómica en la prevención de enfermedades hereditarias.
Han corregido en embriones humanos una mutación relacionada con la miocardiopatía hipertrófica, una grave enfermedad cardíaca que provoca la muerte súbita en personas jóvenes
Los investigadores han utilizado CRISPR-Cas9, una herramienta para modificar el ADN de forma precisa y eficaz, con el objetivo de corregir un error en el gen MYBPC3 en más de un centenar de cigotos, la fase embrionaria de una sola célula fruto de la unión del óvulo con el espermatozoide. Esta mutación está relacionada con la aparición de la miocardiopatía hipertrófica, una grave enfermedad cardíaca que afecta a una de cada quinientas personas en todo el mundo y que puede provocar la muerte súbita en personas jóvenes.
La publicación del estudio, adelantado en exclusiva por Technology Review, ofrece todos los detalles de un experimento que, a día de hoy, sería ilegal en España. La razón es que el grupo dirigido por Shoukhrat Mitalipov, en el que ha participado el manchego Juan Carlos Izpisúa, ha creado embriones humanos con el único objetivo de experimentar con ellos y probar que la técnica CRISPR-Cas9 era eficaz a la hora de corregir sus defectos genéticos. Esta aproximación está prohibida por tratados internacionales como el Convenio de Oviedo, al que no está suscrito EEUU, o la Ley de Investigación Biomédica.
¿Cómo han modificado los embriones humanos?
“Gracias a los avances en las tecnologías de células madres y en la edición genómica, finalmente estamos empezando a tratar las mutaciones causantes de enfermedades que impactan de forma potencial a millones de personas”, dice Izpisúa, catedrático en el Instituto Salk de California y uno de los autores del trabajo. Sin embargo, el experto advierte de que la tecnología “está todavía en su infancia aunque este esfuerzo preliminar haya demostrado ser seguro y eficaz, por lo que es fundamental que sigamos avanzando con la mayor precaución, prestando la mayor atención a las consideraciones éticas”. El investigador del Centro Nacional de Biotecnología (CNB-CSIC) y especialista en CRISPR-Cas9, Lluís Montoliu, que no ha participado en el trabajo, señala que “es el artículo científico del año”.
Los investigadores utilizaron un enfoque novedoso: inyectaron CRISPR al mismo tiempo que fertilizaban los óvulos con los espermatozoides
A diferencia de las investigaciones realizadas en China para modificar el genoma de embriones humanos, los científicos de Estados Unidos han utilizado una aproximación completamente diferente. En lugar de aplicar el también llamado ‘bisturí molecular’ una vez que se había producido la fertilización del óvulo con el esperma, una aproximación llevada a cabo en otras especies, el equipo dirigido por Shoukhrat Mitalipov ideó un ingenioso experimento para corregir el defecto genético. Los investigadores microinyectaron CRISPR al mismo tiempo que se producía la unión entre los gametos, un enfoque que permite reparar de forma dirigida errores en el ADN y modificar de forma irreversible el genoma de los embriones humanos.
La técnica CRISPR-Cas9 funciona como una suerte de bisturí capaz de cortar las dos hebras del ADN. A continuación, existen dos mecanismos posibles para subsanar el corte. El primero es la unión de extremos no homólogos, una posibilidad por la que nuestras propias células ‘pegan’ los trozos cortados; como si se tratase de una herida, esta vía causa ‘cicatrices’ en el ADN, ya que se pueden producir inserciones o deleciones de genes. La segunda opción es la recombinación homóloga, por la que los investigadores introducen una secuencia de ADN como si fuera una ‘tirita’ para cerrar la herida, de forma que el genoma incorpora dicha secuencia en el lugar del fragmento de ADN que se cortó previamente. Los experimentos realizados para probar el potencial de CRISPR-Cas9 como supuesta terapia génica habían utilizado hasta la fecha el segundo mecanismo: el objetivo era cortar la zona defectuosa del ADN para pegar una ‘tirita’ con la secuencia genética que corregía la mutación.
El enfoque de Mitalipov también aplicó la reparación dirigida del ADN para subsanar el defecto en el gen MYBPC3 que provoca la grave enfermedad cardíaca. Su experimento llevó a cabo la fertilización entre óvulos de diferentes mujeres sanas con el esperma de un varón que portaba el error genético, generando en total 142 embriones humanos para fines experimentales. El hombre es heterocigoto para esta mutación, es decir, una de las dos copias de su ADN es defectuosa, mientras que la otra es correcta. Esto permitiría que, en la realidad, si este individuo quisiera tener descendencia con una mujer no portadora del defecto genético, pudieran someterse a una fertilización in vitro y a un diagnóstico preimplantacional para seleccionar los embriones que tuvieran dos copias sanas del gen MYBPC3, una procedente del padre y una de la madre. Los científicos, sin embargo, quisieron probar que su aproximación funcionaba aunque en la práctica clínica existiesen aproximaciones alternativas para esquivar la mutación causante de la patología hereditaria.
Su enfoque evita graves problemas como el mosaicismo o los cambios en lugares no deseados del genoma, dos graves dificultades que había a la hora de aplicar la edición genómica en medicina
A la hora de realizar el estudio, los investigadores fertilizaron los óvulos con el esperma, al mismo tiempo que microinyectaban CRISPR. “Si generan los embriones con un procedimiento robusto como la inyección citoplasmática de esperma y lo combinan con CRISPR, por alguna razón fomentan la reparación a través de la ‘ruta buena’, dirigida por homología, evitando la unión de extremos no homólogos que produce errores”, comenta Montoliu. En efecto, su enfoque permitió evitar dos de los grandes problemas de la edición genómica. Por un lado, el equipo no detectó mosaicismo en los embriones generados, un trastorno que supone la generación de varias poblaciones de células que difieren en su composición genética y que impediría el uso de CRISPR para curar enfermedades. Por otro lado, los científicos tampoco observaron cambios en el ADN en lugares no deseados o mutaciones off-target, ya que la técnica corrigió el defecto genético justo donde se encontraba el error y no alteró otras partes del genoma. “Cada generación posterior portaría la corrección efectuada porque quitamos el gen causante de la enfermedad de la línea germinal. Mediante el uso de la técnica, es posible reducir la amenaza de la patología en la familia y tal vez en la población general”, afirma Mitalipov.
Un descubrimiento inesperado y polémico
“El segundo hallazgo es tan o más interesante que el primero. Se dan cuenta de que la reparación del gen mutado no necesita la introducción de la secuencia correcta”, explica Montoliu al otro lado del teléfono. Según los resultados del estudio en Nature, los embriones en su fase más temprana podrían contar con mecanismos desconocidos hasta ahora para reparar sus propios defectos genéticos. Los investigadores comprobaron que no necesitaban meter una secuencia externa como ‘tirita’ para cerrar la ‘herida’ en la zona donde antes se situaba la mutación paterna, ya que al parecer los embriones emplean la copia sana de la madre como molde para realizar la reparación. Según el científico del CNB-CSIC, este resultado “abriría muchas posibilidades, aunque hay que corroborarlo con otros genes y enfermedades”. “Nuestra tecnología repara con éxito la mutación genética causante de la enfermedad aprovechando una respuesta de reparación del ADN exclusiva de los embriones tempranos”, sostiene por su parte Jun Wu, otro de los autores del estudio.
La sociedad debe discutir si se debe experimentar con embriones para encontrar posibles terapias o si no es admitible crear embriones en el laboratorio únicamente con fines científicos
Una de las limitaciones del trabajo, en opinión de Montoliu, es que no se realiza el estudio ideal para demostrar dónde podría aplicarse la edición genómica en la realidad. En el caso analizado de la miocardiopatía hipertrófica, la comunidad científica y médica ya dispone de herramientas y procedimientos no invasivos para elegir los embriones sanos que serán implantados en el útero, como la fecundación in vitro y el diagnóstico preimplantacional. El ‘experimento fetén’ sería aquel en el que se demostrase que CRISPR-Cas9 puede funcionar cuando no haya más posibilidades, como podría ser el caso de la enfermedad de Huntington, un síndrome de origen hereditario que provoca una degeneración en las células nerviosas. A juicio de Montoliu, los investigadores probablemente no pudieron hacer el experimento de otra manera al contar únicamente con el consentimiento de una persona, el donante portador de la mutación corregida. El enfoque realizado en Estados Unidos no solo sería ilegal en países como España, sino que tampoco sería aceptable éticamente al disponer de técnicas menos agresivas que la modificación genética de un embrión humano.
“Siendo extraordinarios y sorprendentes los hallazgos, no entiendo por qué ocurren”, admite Montoliu, que pide cautela antes de probar esta aproximación en ensayos clínicos. Los científicos deben ahora entender por qué la microinyección combinada de esperma y CRISPR da lugar a la reparación dirigida del ADN y por qué no se necesitan introducir secuencias correctas externas, averiguando qué mecanismos podrían tener los embriones para corregir aparentemente mutaciones genéticas en sus fases más tempranas. “La investigación supone un avance significativo en la comprensión de los procedimientos que deberían ser necesarios para demostrar la seguridad y la eficacia de la terapia de la corrección [del ADN] de la línea germinal”, comenta Daniel Dorsa, vicerrector en la Oregon Health & Science University. Las extraordinarias consideraciones éticas de este experimento son un punto crucial sobre esta tecnología, ya que la sociedad debe discutir si se debe experimentar con embriones para encontrar posibles terapias o si no es admitible crear embriones en el laboratorio únicamente con fines científicos. El debate sigue abierto, mientras la ciencia sigue dando pasos de gigante sobre las posibilidades de la edición genómica.
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