Yurii Mongol
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Un impulso genético es un tipo de técnica de ingeniería genética que modifica los genes para que no sigan las reglas típicas de la herencia. Los impulsores genéticos aumentan drásticamente la probabilidad de que un conjunto particular de genes pase a la siguiente generación, lo que permite que los genes se propaguen rápidamente a través de una población y anulen la selección natural. Gracias a CRISPR-Cas9, la tecnología de edición de genes extraída de bacterias, los impulsores genéticos son cada vez más fáciles de construir para los investigadores..
Con la tecnología de impulso genético "puedes modificar la trayectoria evolutiva. Puedes provocar la extinción", dijo Andrea Crisanti, genetista del Imperial College de Londres. Esta podría ser una forma eficaz de erradicar especies molestas, como los mosquitos que causan la malaria. Pero los científicos todavía están trabajando para determinar los posibles impactos ecológicos y ambientales más amplios del uso de impulsores genéticos para eliminar una especie completa..
¿Cómo funcionan los impulsores genéticos??
Un impulso genético consta de tres componentes clave: el gen que desea propagar; la enzima Cas9 que puede cortar el ADN; y CRISPR, una secuencia de ADN prommable que identifica dónde debe cortar la enzima. El material genético que codifica esos tres elementos se inserta en el ADN de un animal, en lugar del gen natural que desea reemplazar en ambos cromosomas..
El poder del impulso genético es que interrumpe las leyes de la herencia, dijo Crisanti. En la herencia normal, existe un 50% de probabilidad de que cualquier gen en particular se transmita de padres a hijos. La tecnología de impulso genético convierte un 50% de probabilidad en una garantía de casi el 100%.
Cuando un animal que lleva el paquete de impulso genético se aparea con un animal que no lo tiene, su descendencia obtiene una copia del ADN de cualquiera de los padres: una versión natural y una versión de impulso genético. Cuando el esperma se encuentra con el óvulo y los cromosomas de los diferentes padres se alinean por primera vez, se activa CRISPR en el ADN impulsor de genes. Reconoce la copia del gen natural en el cromosoma opuesto y dirige a la enzima Cas9 que corta el ADN para que corte la copia natural antes de que comience el desarrollo embrionario..
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Una vez que se daña el gen natural, se activa la maquinaria de reparación especial de la célula. La maquinaria de reparación restaura el ADN faltante, pero utiliza el cromosoma intacto, que es el que lleva el impulso genético, como plantilla. Entonces, cuando finaliza la reparación, ambos cromosomas llevan una copia del impulso genético. A partir de ese momento, habrá dos copias del impulso genético en cada célula y el animal transmitirá el impulso genético a la siguiente generación..
Y así continúa el proceso. Cada vez que se transmite el impulso, CRISPR corta la versión natural del gen, interviene la maquinaria de reparación celular y una copia del impulso genético se convierte en dos. En solo unas pocas generaciones, el nuevo gen se vuelve omnipresente en la población, a veces reemplazando por completo al gen natural..
Mosquitos impulsores genéticos
En 2018, Crisanti y sus colegas publicaron un estudio en la revista Nature Biotechnology que describe cómo la tecnología de impulso genético podría causar el colapso de la población de Anopheles gambiae, la especie de mosquito que causa la malaria. El grupo construyó un impulso genético que cambiaría un gen relacionado con el sexo e interrumpiría la fertilidad femenina. El impulso genético con el gen de fertilidad femenino dañado se propagó a través del 100% de la población de prueba en tan solo siete generaciones. La especie no pudo aparearse y la población colapsó. Algunos investigadores creen que este puede ser el enfoque que finalmente acabará con la malaria, una enfermedad brutal responsable de causar 280 millones de enfermedades y 405.000 muertes en todo el mundo en 2018, según la Organización Mundial de la Salud..
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El enfoque de impulso genético es una forma excepcionalmente asequible y sostenible de erradicar los mosquitos que causan la malaria, dijo Cristanti. Otros enfoques, como los insecticidas y la gestión ambiental, son efectivos pero extremadamente costosos y están mucho más allá de las capacidades económicas de muchos países, dijo. "El impulso genético permite la propagación de un rasgo genético en una población de unos pocos individuos, abordando el problema de la sostenibilidad en su raíz".
Pero acabar con una especie entera es un gran problema, e implementar un impulso genético en la naturaleza no es una decisión fácil..
¿Son peligrosos los impulsores genéticos??
Los científicos están trabajando para predecir lo que podría significar la eliminación de una especie molesta para el resto del ecosistema..
La erradicación de los mosquitos causantes de la malaria mediante un impulso genético parece ser un plan de impacto mínimo. "Hasta ahora, las pruebas ecológicas muestran que el ecosistema no colapsa" cuando se elimina una especie de mosquito, dijo Fred Gould, biólogo evolutivo de la Universidad Estatal de Carolina del Norte..
Los efectos ecológicos de otros proyectos de impulso genético son más difíciles de discernir. Por ejemplo, conservacionistas y genetistas están trabajando en un impulso genético que podría eliminar los roedores invasores de las islas, un esfuerzo noble, considerando que los roedores invasores de las islas se han relacionado con la extinción de 75 especies nativas, según un estudio de 2016 publicado en la revista Proceedings of la Academia Nacional de Ciencias.
Pero la erradicación de roedores con un impulso genético conlleva riesgos ecológicos potencialmente mayores que la erradicación de un mosquito. Si los roedores impulsores genéticos alguna vez escaparan de la isla y regresaran al hábitat natural de los roedores, como América del Norte, el impulso podría eliminar a los ratones y ratas donde son una parte crítica del ecosistema. La ausencia de los roedores podría provocar el colapso del ecosistema.
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Por esa razón, Gould y sus colegas han estado trabajando en una estrategia que solo apuntaría a los ratones que viven en islas. Poblaciones geográficamente distintas a menudo portan la misma variante de un gen, o alelo, específico de su población local. Si los científicos pueden identificar un alelo específico de la población que quieren erradicar, entonces pueden crear un impulso genético específico para esa población. El impulso se propagaría solo a individuos portadores de ese alelo específico; no funcionaría en individuos sin ese alelo específico. Los investigadores describieron este método en un estudio de 2019 publicado en la revista Scientific Reports..
Además, varios científicos están estudiando posibles planes de remediación o estrategias para eliminar el impulso genético del medio ambiente en caso de resultados no deseados. Por ejemplo, Crisanti y sus colegas publicaron un estudio en 2017 en la revista Plos Genetics que describe cómo las mutaciones genéticas que son resistentes al impulso genético podrían persistir y eliminar el impulso genético en solo unas pocas generaciones. La mutación resistente al impulso genético debería evitarse para que el impulso genético persista, o podría ser una forma de eliminar un impulso genético no deseado..
Aunque el concepto de utilizar un impulso genético para proteger la salud humana y restaurar el equilibrio ecológico es prometedor, la investigación sobre las implicaciones y la eficacia de la herramienta tiene mucho camino por recorrer..
Recursos adicionales:
- Manténgase al día con las últimas noticias sobre CRISPR en la página de noticias de CRISPR.
- Mire este breve video que describe cómo funciona un impulso genético del Instituto Wyss de la Universidad de Harvard.
- Aquí hay otro video breve que describe formas potenciales de salvaguardar un impulso genético, también del Instituto Wyss de la Universidad de Harvard..