Este verano, decidimos ir a pasar el día en el delta del Ebro. No teníamos en la cabeza más idea que desconectar de las prisas del día a día, pasear por la playa de la marisma y, una vez remojados, ir a comer un arroz (¡qué bien que sientan estos arroces de los domingos con los amigos!). Una vez llegados, nos sorprendió aquella agua clara pero tan poco honda. Los pies iban rozando el césped de posidonias (no son algas, sino que son plantas evolutivamente próximas a los juncos y los lirios) y, mientras íbamos caminando, removiendo el agua de la cala, nos divertíamos mirando la sombra de los peces escapando de nuestro ruido, haciendo zigzag. El agua, que no nos llegaba a las rodillas, estaba caliente y más salada de lo normal en el Mediterráneo, a causa de la evaporación y concentración de sales en aguas de tan poca profundidad. De hecho, hay toda una zona de salinas en la punta de la Banya, tal como también hay en muchas otras zonas de nuestro litoral y las Illes.
Los organismos halófilos son extremófilos que pueden vivir en concentraciones muy elevadas de sales
Miradas desde arriba o, incluso a pie raso, las balsas de las salinas declinan todos los colores cálidos, desde el blanco más níveo hasta el rosado intenso. El color rosa indica la presencia de microorganismos halófilos, es decir, bacterias a las que les gusta vivir en concentraciones elevadas de sales, y que contienen un pigmento necesario para captar la luz del sol, la bacteriorrodopsina, que les confiere este color tan característico. Los halófilos son un tipo de organismos extremófilos, y aquí es donde reanudo el hilo argumental del artículo que justo escribí la semana pasada sobre los organismos que viven en condiciones extremas, y de cómo la investigación de sus estrategias para sobrevivir nos ha proporcionado herramientas biotecnológicas muy poderosas. Hoy hablaremos de cómo se descubrieron las secuencias CRISPR (que pronunciamos "crisper"), las cuales son la base de la revolucionaria técnica de edición génica CRISPR/Cas9, unas tijeras moleculares que nos permiten modificar y cambiar las instrucciones genéticas de cualquier organismo de forma precisa, y que tanto permiten crear organismos con una modificación genética a la carta como corregir una mutación genética en un paciente. Pero de la potencia de esta técnica y de las noticias muy recientes sobre su aplicación en embriones humanos ya hablaremos otro día, hoy hablaremos del cómo y el porqué de su descubrimiento.
Las secuencias CRISPR son un sistema de defensa bacteriano contra virus descubierto en arqueobacterias halófilas
Todavía no hace ni tres semanas que uno de los mejores (y, probablemente, menos conocidos) científicos españoles ha recibido el premio más prestigioso de la academia médica americana, el premio Albany, a la excelencia científica. Este profesor de la Universitat d’Alacant, Francisco (Francis) Mojica ha compartido el premio con cuatro investigadores más (Charpentier, Doudna, Marrafini y Zhang), dos de las cuales ganaron también el premio Príncipe de Asturias (Charpentier y Doudna sólo, ningún profeta lo es en su tierra...). De hecho, es muy probable que algunos de ellos puedan obtener el Premio Nobel próximamente. Y nos podemos preguntar, ¿qué aportación científica tan relevante ha hecho este investigador que pueda merecer este gran reconocimiento por parte del resto de científicos? Francis Mojica y su grupo no se dedican a la biomedicina, ni siquiera a la biotecnología, sino que durante más de 30 años se han dedicado a estudiar arqueobacterias que crecen en las salinas de Santa Pola, en Alicante. En los años noventa a muy poca gente les pareció importante esta investigación. ¿Quién quiere estudiar un tipo de microorganismos que sólo viven en lugares salados? A priori, no parece un tema muy estimulante para un observador naïf, y seguramente muchos os podéis preguntar, y eso, ¿para qué sirve? Pues bien, obtener conocimiento de forma no dirigida, pero racionalmente, sólida y consistente, es la razón de ser de la investigación básica, que es, de hecho, donde radica el futuro más cautivador y sorprendente, de donde surgen las aplicaciones más revolucionarias y creativas. De hecho, inicialmente, Francis Mojica no dispuso de muchos recursos ni de mucho apoyo institucional para investigar. ¿A quién le importaba qué hacía la arqueobacteria Halobacterium haloferax? Pero, como en muchos otros casos, los científicos básicos siguen perseverando y haciendo camino. Aunque hay descubrimientos que se deben a un golpe de suerte o una chispa de genio, la mayoría de la buena ciencia se hace poco a poco y con paciencia, con método científico. Mojica y sus estudiantes analizaron el genoma de estos microorganismos para poder compararlos con otras arqueobacterias; de esta manera descubrieron en su ADN unas secuencias relativamente cortas, repetidas y espaciadas de forma regular, exactamente como si fueran las rayas de un paso de cebra en medio de una carretera de asfalto. ¿Qué pensaríamos si nadie nunca nos hubiera explicado para qué sirve un paso de cebra? Pues bien, lo curioso del caso es que una vez descubiertas, ellos y otros investigadores por todo el mundo detectaron estas secuencias en otras especies de arqueobacterias. Y eso despertó su curiosidad, una estructura tan regular y presente en tantos organismos no se podía deber al azar, sino a la necesidad, esas secuencias tenían que tener un sentido biológico importante, tenían que tener una explicación plausible y científicamente abordable.
El sistema CRISPR/Cas9 es una herramienta de edición génica que permite mutar, modificar y corregir nada de forma muy precisa y dirigida
Cuando todo el mundo pensaba que aquello no pasaba de ser una curiosidad sin demasiado interés, Mojica y unos pocos grupos de investigación siguieron investigando. Determinaron que parte de aquellas secuencias eran idénticas al genoma de algunos virus, y que las arqueobacterias que no las tenían en su genoma eran mucho más sensibles a la infección de virus, y morían. Como si el hecho de tener parte de la información del virus, las convirtiera en más "fuertes" para sobrevivir a la infección, las "inmunizara". Acababan de descubrir un "sistema inmunológico" de bacterias para defenderse de sus infecciones víricas y Mojica acuñó las siglas de CRISPR (traducido como "repeticiones cortas palindrómicas agrupadas de forma regular"). Nuevos grupos de investigación se añadieron con el fin de averiguar cómo funcionaba este mecanismo de defensa, y se descubrió que las secuencias CRISPR dirigían, de forma exquisitamente precisa, unas tijeras moleculares que cortaban y destruían la información de los virus. Acto seguido, los grupos de Doudna y Charpentier (de Zhang y Church, y muchos otros...) vieron muy claramente la aplicabilidad, disponer de unas tijeras moleculares tan precisas permitiría modificar cualquier otro ADN a voluntad, y así se inició la gran época de las aplicaciones de edición génica que está revolucionando nuestro mundo desde hace cuatro años. La historia de este descubrimiento es épica y hay que dar crédito a los investigadores de todas partes que lo han hecho posible. Justamente muchos grupos de investigación en el Estado español son pioneros en utilizar esta tecnología CRISPR/Cas9 como herramienta para generar modelos animales para estudiar enfermedades genéticas y diseñar nuevas estrategias terapéuticas y, con páginas web que nos mantienen al día de todos los avances en el sistema CRISPR, y artículos de divulgación científica muy exitosos.
Como podéis ver, el trabajo bien hecho también tiene que tener su premio. Y si nunca leéis alguna entrevista a Francis Mojica, ahora ya sabréis el porqué de este reconocimiento. Lo más interesante, sin embargo, es que cuando se le pregunta sobre cuál será la próxima aplicación del CRISPR, él contesta que es un investigador de ciencia básica y lo que realmente le interesa es ir descubriendo nuevos mecanismos, nuevas estrategias de supervivencia y defensa en otros organismos extremófilos, que incluso nos podrían ayudar a entender cómo podría ser la vida en el espacio o en Marte. ¿Qué nuevas herramientas moleculares del futuro nos quedan por descubrir? Tierra ignota...