Estos cultivos modificados con CRISPR no cuentan como transgénicos.

por Yi Li traducción David Ormeño

Para alimentar a la floreciente población humana, es vital que el mundo encuentre formas de aumentar la producción de alimentos.

El aumento del rendimiento de los cultivos mediante el fitomejoramiento convencional es ineficiente: los resultados son impredecibles y puede llevar años o décadas crear una nueva cepa. Por otra parte, las poderosas tecnologías de plantas modificadas genéticamente pueden producir rápidamente nuevas variedades vegetales, pero su adopción ha sido controvertida. Muchos consumidores y países han rechazado los alimentos OGM a pesar de que estudios exhaustivos han demostrado que son seguros de consumir.

Pero ahora una nueva tecnología de edición del genoma conocida como CRISPR puede ofrecer una buena alternativa.

Soy genetista de plantas y una de mis principales prioridades es desarrollar herramientas para diseñar plantas leñosas como los árboles cítricos que puedan resistir la enfermedad verde, Huanglongbing (HLB), que ha devastado estos árboles en todo el mundo. Detectada por primera vez en Florida en 2005, la enfermedad ha diezmado la cosecha de cítricos del estado, que asciende a 9.000 millones de dólares, lo que ha provocado una disminución del 75 por ciento en la producción de naranjas en 2017. Debido a que los árboles cítricos tardan de cinco a 10 años en producir frutos, nuestra nueva técnica – que ha sido nominada por muchos editores en jefe como uno de los enfoques innovadores de 2017 que tiene el potencial de cambiar el mundo – puede acelerar el desarrollo de árboles cítricos no transgénicos que son resistentes a HLB.

Modificado genéticamente vs. editado genéticamente

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Usted se preguntará por qué las plantas que creamos con nuestra nueva técnica de edición de ADN no se consideran OGM. Es una buena pregunta.

Genéticamente modificado se refiere a plantas y animales que han sido alterados de una manera que no habría surgido naturalmente a través de la evolución. Un ejemplo muy obvio de esto es la transferencia de un gen de una especie a otra para dotar al organismo de un nuevo rasgo, como la resistencia a las plagas o la tolerancia a la sequía.

Pero en nuestro trabajo, no estamos cortando y pegando genes de animales o bacterias en las plantas. Estamos utilizando tecnologías de edición del genoma para introducir nuevos rasgos de la planta mediante la reescritura directa del código genético de las plantas.

Esto es más rápido y preciso que el mejoramiento convencional, es menos controversial que las técnicas de OGM, y puede reducir años o incluso décadas el tiempo que toma desarrollar nuevas variedades de cultivos para los agricultores.

También hay otro incentivo para optar por utilizar la edición genética para crear cultivos de diseño. El 28 de marzo de 2018, el Secretario de Agricultura de los Estados Unidos, Sonny Perdue, anunció que el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA) no regularía las obtenciones vegetales desarrolladas con nuevas tecnologías, como la edición del genoma, que producirían plantas indistinguibles de las desarrolladas mediante métodos tradicionales de mejoramiento. Por el contrario, una planta que incluye un gen o genes de otro organismo, como las bacterias, se considera un OMG. Esta es otra razón por la que muchos investigadores y empresas prefieren utilizar CRISPR en la agricultura siempre que sea posible.

Cambiar el plano de la planta

La herramienta de edición de genes que utilizamos se llama CRISPR – que significa “Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats” – y fue adaptada de los sistemas de defensa de las bacterias. Estos sistemas CRISPR bacterianos han sido modificados para que científicos como yo puedan editar el ADN de plantas, animales, células humanas y microorganismos. Esta tecnología se puede utilizar de muchas maneras, incluso para corregir errores genéticos en humanos que causan enfermedades, para diseñar animales criados para la investigación de enfermedades y para crear nuevas variaciones genéticas que puedan acelerar la mejora de los cultivos.

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Para usar CRISPR para introducir un rasgo útil en una planta de cultivo, necesitamos conocer los genes que controlan un rasgo en particular. Por ejemplo, estudios previos han revelado que una hormona natural de las plantas llamada giberelina es esencial para la altura de las plantas. El gen GA20-ox controla la cantidad de giberelina producida en las plantas. Para crear una raza de césped de “baja frecuencia de corte”, por ejemplo, estamos editando el ADN – cambiando la secuencia del ADN que constituye el gen – de esta planta para reducir la producción del gen GA20-ox en el césped seleccionado. Con menos giberelina, el césped no crecerá tan alto y no necesitará ser cortado con tanta frecuencia.

El sistema CRISPR fue derivado de bacterias. Se compone de dos partes: Cas9, una pequeña proteína que corta el ADN, y una molécula de ARN que sirve como plantilla para codificar el nuevo rasgo en el ADN de la planta.

Para utilizar CRISPR en plantas, el enfoque estándar es insertar los genes CRISPR que codifican las “máquinas de edición” CRISPR-Cas9 en el ADN de la célula vegetal. Cuando el gen CRISPR-Cas9 está activo, localizará y reescribirá la sección relevante del genoma de la planta, creando el nuevo rasgo.

Pero esto es un pero. Porque para realizar la edición de ADN con CRISPR/Cas9 primero tienes que alterar genéticamente la planta con genes CRISPR extraños – esto la convertiría en un OGM.

Una nueva estrategia para los cultivos no transgénicos

Para las plantas de cultivo anual como el maíz, el arroz y el tomate que completan su ciclo de vida desde la germinación hasta la producción de semillas en el plazo de un año, los genes CRISPR pueden ser fácilmente eliminados de las plantas editadas. Esto se debe a que algunas de las semillas que estas plantas producen no portan genes CRISPR, sólo los nuevos rasgos.

Pero este problema es mucho más difícil para las plantas de cultivos perennes que requieren hasta 10 años para alcanzar la etapa de producción de flores y semillas. Tomaría demasiado tiempo esperar por semillas que estuvieran libres de genes CRISPR.

Mi equipo de la Universidad de Connecticut y mis colaboradores de la Nanjing Agricultural University, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, University of Florida, Hunan Agricultural University ay la University of California-San Diego hemos desarrollado recientemente una nueva y conveniente técnica para usar CRISPR con el fin de crear rasgos deseables y confiables en las plantas cultivadas sin introducir ningún gen bacteriano extraño.

Primero diseñamos un microbio natural del suelo, Agrobacterium, con los genes CRIPSR. Luego tomamos hojas jóvenes o brotamos material de las plantas y lo mezclamos en placas de Petri con las bacterias y las dejamos incubar juntas por un par de días. Esto le da tiempo a la bacteria para infectar las células y entregar la maquinaria de edición genética, que luego altera el código genético de la planta.

En algunas células infectadas por Agrobacterium, el Agrobacterium sirve básicamente como un caballo de Troya, trayendo todas las herramientas de edición dentro de la célula, en lugar de que las plantas tengan su propia maquinaria de edición. Debido a que los genes bacterianos o genes CRISPR no se convierten en parte del genoma de la planta en estas células – y simplemente hacen el trabajo de edición de genes – cualquier planta derivada de estas células no se considera un OGM.

Después de un par de días, podemos cultivar plantas de las células vegetales editadas. Luego se necesitan varias semanas o meses para cultivar una planta editada que se pueda plantar en una granja. La parte difícil es averiguar qué plantas se modifican con éxito. Pero también tenemos una solución a este problema y hemos desarrollado un método que sólo tarda dos semanas en identificar las plantas editadas.

Céspedes diseñados genéticamente

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Una diferencia significativa entre las plantas de edición versus las células humanas es que no estamos tan preocupados por la edición de errores tipográficos. En los seres humanos, tales errores podrían causar enfermedades, pero las mutaciones fuera del objetivo en las plantas no son una preocupación seria. Varios estudios publicados mostraron una actividad fuera de objetivo de baja a insignificante observada en las plantas en comparación con los sistemas animales.

Además, antes de distribuir cualquier planta a los agricultores para plantar en su campo, las plantas editadas serán evaluadas cuidadosamente para detectar defectos obvios en el crecimiento y desarrollo o sus respuestas a la sequía, temperaturas extremas, enfermedades y ataques de insectos. Además, la secuenciación del ADN de las plantas editadas una vez que han sido desarrolladas puede identificar fácilmente cualquier mutación significativa no deseada fuera del objetivo.

Además de los cítricos, nuestra tecnología debe ser aplicable en la mayoría de los cultivos perennes como la manzana, la caña de azúcar, la uva, la pera, el plátano, el álamo, el pino, el eucalipto y algunas plantas de cultivo anual como la fresa, la papa y la batata que se propagan sin usar semillas.

También vemos un papel para las tecnologías de edición del genoma en muchas otras plantas utilizadas en las industrias agrícola, hortícola y forestal. Por ejemplo, estamos creando variedades de césped que requieren menos fertilizante y agua. Apuesto a que a ti también te gustaría.

Acerca de

Chileno. Tecnólogo Médico,. #MangaLover #AnimeLover #HentaiAffitionado Nerd, Geek y orgulloso integrante del Partido Pirata de Chile Ⓟ.

Publicado en Ciencia, Sociedad

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