microbio.es.

microbio.es.

La tecnología CRISPR en la modificación genética de microorganismos

Introducción

La tecnología CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) se ha convertido en una herramienta esencial en la modificación genética de microorganismos. Los microorganismos son seres vivos que se encuentran en todo el planeta, desde el interior de nuestro cuerpo hasta el suelo, agua y aire que nos rodean. Son protagonistas clave en procesos biológicos, incluyendo la transformación de nutrientes, la producción de alimentos, medicamentos y en la bioremediación de sustancias tóxicas. La manipulación genética dirigida a estos microorganismos representa una gran oportunidad para el avance en la industria biotecnológica. La tecnología CRISPR es una de las más prometedoras debido a su precisión y rapidez en la edición del material genético.

¿Qué es la tecnología CRISPR?

La tecnología CRISPR es una técnica de modificación genética que utiliza proteínas específicas para cortar en puntos concretos del material genético. Esta técnica se basa en la secuencia de bases en el ADN, que se espacian de forma regular y se repiten en secuencias cortas. Estas secuencias repetitivas de ADN se llaman repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente intercaladas, o cribado. El mecanismo CRISPR se basa en la capacidad de las bacterias para eliminar los virus que infectan. Las bacterias son capaces de almacenar los fragmentos de ADN de los virus que han sido infectados y, posteriormente, utilizarlos para recuperarse de futuras infecciones. Este sistema utiliza proteínas llamadas nucleasas Cas (CRISPR-associated), que identifican y eliminan los virus invasores. Con este sistema, los científicos han descubierto cómo controlar de manera más eficiente la edición genética. CRISPR/Cas9 puede apuntar a una ubicación de ADN específica y cortar el material genético del microorganismo en esa ubicación. Esas células se pueden modificar al insertar nuevo ADN o eliminar fragmentos existentes. Las aplicaciones prácticas de esta técnica son innumerables.

Modificación genética de microorganismos

La modificación genética ha sido posible durante años, pero CRISPR ha reducido los costos y aumentado la precisión de esta técnica. La modificación genética de microorganismos puede tener aplicaciones prácticas en una amplia variedad de industrias, desde la producción de alimentos hasta la mitigación de enfermedades. Se pueden emplear diversas técnicas para manipular el ADN de los microorganismos, como la inserción, eliminación y silenciamiento de genes.

Inserción de genes

La inserción de genes es una técnica que permite agregar información o características adicionales al ADN de un microorganismo. Esto se puede hacer mediante la inserción directa de una secuencia de ADN específica en una ubicación específica del genoma microbiano. Para hacer esto se utiliza la tecnología CRISPR para cortar el ADN del microorganismo, y luego se introduce el nuevo ADN en la célula. Posteriormente, la célula usará esta secuencia como si fuera su propio ADN. Las aplicaciones prácticas para esta técnica son innumerables, siendo una de las más importantes la producción de alimentos genéticamente modificados. Por ejemplo, se puede agregar un gen a un microorganismo que produce maíz para hacerlo resistente a las plagas. Otra aplicación interesante es la inserción de genes que aumentan la capacidad de un microorganismo para descomponer compuestos tóxicos como el petróleo.

Eliminación de genes

La eliminación de genes es una técnica que permite eliminar un gen o una secuencia de ADN del genoma microbiano. Esto se puede hacer utilizando la tecnología CRISPR para cortar el gen o la secuencia de ADN específico. A partir de aquí, se pueden hacer diversas modificaciones al microorganismo para obtener el resultado deseado. Esta técnica se ha empleado en la industria alimentaria, para eliminar proteínas alergénicas del trigo. Además, los científicos están trabajando en técnicas para eliminar bacterias patógenas del intestino humano mediante la eliminación de genes específicos.

Silenciamiento de genes

El silenciamiento de genes es una técnica que permite reducir la expresión de un gen específico sin eliminarlo permanentemente. Esto se hace mediante la influencia de la cadena de ARN (ácido Ribonucleico), que se produce a partir del ADN. Cuando se silencia un gen, se disminuye el número de copias de esa secuencia de ARN, lo que tiene un efecto más suave en la biología del microorganismo. Una de las áreas en las que se ha demostrado la eficacia del silenciamiento de genes es en la producción de alimentos fermentados. Cuando se silencia genes que producen enlaces glucosídicos específicos, se puede mejorar la calidad del alimento mientras se reduce el tiempo de producción.

Aplicaciones prácticas de la tecnología CRISPR en la modificación genética de microorganismos

La tecnología CRISPR es extremadamente prometedora y tiene una amplia variedad de aplicaciones prácticas. A continuación, se describirán algunos ejemplos de cómo se puede aplicar la tecnología CRISPR para mejorar la calidad de vida humana:

En la industria alimentaria

La tecnología CRISPR se puede utilizar en la producción de alimentos genéticamente modificados para reducir el impacto ambiental, mejorar la calidad nutricional del alimento y hacer que el alimento sea más sostenible. Se han creado varias cepas de levadura y bacterias que pueden producir proteínas y otros productos que antes solo se podían obtener de la agricultura o la ganadería. Un ejemplo es la producción de proteínas de leche a partir de células de levadura genéticamente modificadas en lugar de vacas. Esto tiene el potencial de reducir la huella ambiental de la producción de alimentos, ya que reduce las emisiones de gases de efecto invernadero y la cantidad de tierra necesaria para la producción de alimentos.

En la medicina

La tecnología CRISPR también tiene aplicaciones prácticas en la medicina. Se están desarrollando terapias génicas y células inmunes modificadas genéticamente utilizando esta técnica para tratar enfermedades que antes eran consideradas incurables. Por ejemplo, los investigadores usaron CRISPR para eliminar el VIH del genoma de los pacientes infectados. También se está investigando el uso de técnicas de edición genética para tratar enfermedades como la distrofia muscular, la enfermedad de Huntington y la fibrosis quística.

En la biodegradación y remedio ambiental

Las tecnologías CRISPR nos permiten modificar los microorganismos para que sean más efectivos en la biodegradación y remedio ambiental. Los microorganismos modificados genéticamente pueden usarse para la biorremediación de contaminantes del agua y del aire, removiendo plomo, cadmio y otros metales pesados del suelo, y eliminando residuos peligrosos. Un ejemplo es el uso de bacterias genéticamente modificadas que descomponen el petróleo en el medio ambiente después de un derrame de petróleo.

Conclusiones

La tecnología CRISPR es una técnica de edición genética que ofrece una manera rápida y precisa de modificar el ADN de los microorganismos. Esto tiene aplicaciones prácticas en una amplia variedad de industrias, desde la producción de alimentos hasta la bioremediación y la medicina. Las técnicas de inserción, eliminación y silenciamiento de genes permiten a los científicos modificar el ADN de los microorganismos para obtener resultados deseados específicos. A medida que la tecnología CRISPR mejora y se vuelve más barata, su uso se expandirá y será una herramienta esencial para avanzar en la industria biotecnológica.