Lluis Montoliu

"Un regalo de las bacterias a la biotecnologí­a"

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12-11-2016
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Lluis Montoliu es investigador cientí­fico del CSIC en el Departamento de Biologí­a Molecular y Celular del Centro Nacional de Biotecnologí­a (CNB-CSIC). El doctor Montoliu será ponente en el "II Simposio sobre herramientas para edición génica: estrategias y aplicaciones" que la Sociedad Española de Terapia Génica y Celular (SETGyC) organiza el 11 noviembre en Madrid.
 "Un regalo de las bacterias a la biotecnologí­a"
Lluis Montoliu es investigador cientí­fico del CSIC en el Departamento de Biologí­a Molecular y Celular del Centro Nacional de Biotecnologí­a (CNB-CSIC). El doctor Montoliu será ponente en el "II Simposio sobre herramientas para edición génica: estrategias y aplicaciones" que la Sociedad Española de Terapia Génica y Celular (SETGyC) organiza el 11 noviembre en Madrid.

   La 'revolución CRISPR', la edición del ADN, avanza imparable. Usted la ha llamado “un regalo inesperado de las bacterias a la biotecnología”. Las herramientas CRISPR permiten regular y modificar la expresión de los genes o “corregir” genes mutados o defectuosos. Y todo ello de manera fácil, rápida, barata, segura y certera. Desde el punto de vista de la investigación, del conocimiento científico, ¿qué vias abre la edición del ADN?

   Las herramientas CRISPR (como nos recuerda Francis Mojica, de la Universidad de Alicante, que fue quien las descubrió a principios de los años 90) representan un verdadero cambio de paradigma en las técnicas de modificación de genomas. Métodos para la modificación dirigida de genomas los conocemos desde hace ya bastantes años, pero nunca habíamos tenido unas herramientas tan robustas, eficaces y versátiles como las CRISPR. No es solamente que puedan usarse para reproducir en modelos celulares o animales prácticamente cualquier tipo de alteración de las que encontramos en la población humana, de las que diagnosticamos habitualmente en pacientes afectados por alguna alteración genética, sino que, por vez primera, podemos plantearnos aplicar esta nueva técnica para replicar exactamente (no aproximadamente, sino exactamente) la misma mutación detectada. 

  Esto, aplicado por ejemplo a ratones, nos permite generar lo que yo y otros hemos venido a llamar los 'ratones avatar', término inicialmente aplicado en oncología, pero que en este contexto se refiere a aquel animal modelo que porta exactamente la misma mutación que hemos detectado en una persona concreta. Es decir, es un salto cualitativo inmenso. Pasamos de poder generar modelos genéricos de enfermedades, para su estudio, a generar modelos específicos de enfermos, a ratones u otros animales modelo, que portan exactamente la misma mutación observada en la persona. 

   En Medicina se suele decir que no hay enfermedades sino enfermos. Pues bien, ahora con estas herramientas CRISPR podemos decir que no solamente hay modelos animales genéricos de enfermedades sino también modelos específicos, que permiten entender que ocurre cuando determinadas mutaciones aparecen en tal o cual persona en determinados genes. Un avance espectacular, ciertamente.

   Hablemos ya de terapia génica. ¿Que espectativas abre la técnica CRISPR para curar enfermedades congénitas?

  Esto puede ser pronto ya una realidad, para determinadas enfermedades, con base genética, en las que sepamos a priori qué mutación es la causante de la enfermedad y sepamos qué células de nuestro cuerpo son las que, con su pérdida o falta de función, están causando igualmente la enfermedad. 

  Ahora bien, debemos proceder con cautela. La tremenda capacidad que tienen estas herramientas CRISPR para la modificación dirigida del genoma conlleva igualmente una cierta indeterminación en cómo aparecen las correcciones genéticas. Las CRISPR esencialmente cortan el ADN en posiciones precisas, pero, ese corte de la cadena de ADN debe ser reparado por nuestras células, y estos mecanismos de reparación producen errores y no siempre funcionan de la misma manera. Consecuentemente no todas las reparaciones se hacen de la misma manera y esto produce una gran variabilidad genética, que incluirá también aquellas correcciones que teníamos previstas, las deseadas, y otras que no teníamos contempladas, las no deseadas. Todavía no sabemos controlar todo el poder que desatan las herramientas CRISPR para la modificación genética. 

  En modelos celulares o animales podemos seleccionar aquellas correcciones genéticas que queremos, descartando las otras. Pero en personas no podemos hacer esta selección y debemos desarrollar técnicas mejoradas que permitan seleccionar las correcciones génicas deseadas frente a las no deseadas. Adicionalmente, las herramientas CRISPR pueden, en determinados casos, cometer errores y cortar en secuencias no identicas pero muy parecidas a las inicialmente pensadas como diana, lo cual puede provocar igualmente efectos no deseados. 

  Por ello la aplicación de las  herramientas CRISPR para la terapia génica germinal, esto es, en embriones humanos, creo que es prematura (además de ilegal en algunos países, como el nuestro) y debe reconsiderarse y postponerse hasta que no controlemos mejor a estas fantásticas herramientas y tengamos una buena razón para querer modificar nuestro genoma. 

  Otro tema bien distinto es la terapia génica somática, dirigida a individuos adultos, afectados por alguna alteración genética. En estos casos, y tras aplicar un análisis pormenorizado de riesgos/beneficios puede acordarse que la corrección de algunas células afectadas, quizás no todas, de la forma correcta puede ser suficiente para aliviar o mejorar la calidad de vida de la persona afectada. 

  Aunque en algunos casos las herramientas induzcan errores en la corrección. Digamos que la aparición de las correciones génicas esperadas compensaría ampliamente los problemas anteriores, como digo, tras un cuidadoso análisis de riesgos y beneficios. Los resultados obtenidos en modelos animales, en ratones, son sorprendentes y muy prometedores para patologías como la distrofia muscular de Duchenne, la anemia falciforme, distintas enfermedades raras congénitas metabólicas que afectan al hígado, etc... creo que estas serán las primeras aplicaciones que veremos trasladar de modelos pre-clínicos a la clínica. También las estrategias denominadas ex-vivo, ya aprobadas en varios paises, como China y EEUU, en las que se obtienen células del paciente a tratar (por ejemplo linfocitos), se editan en el  laboratorio, es decir, se les inactiva el gen que deseamos inactivar, y luego se reinfunden al paciente de nuevo esperando que sean más efectivas en el tratamiento contra el cáncer, por ejemplo.

   Hablando del cáncer, sabemos que cada tipo de tumor y cada paciente son particulares, fruto de uno o varios genes disfuncionales. ¿La CRISPR abriría la vía, una vez identificado el gen o genes 'diana', de la 'reparación' de las células malignas, de su reconversión en células sanas?

   El cáncer no es homogéneo. Es un grupo de enfermedades, complejas, en la que se producen diversas alteraciones genéticas, habitualmente muchas a la vez, que van acumulándose, y determinan que aquella célula deja de poder controlar su proliferación y empieza a dividirse sin control, y se establece el tumor, y su capacidad de expansión o metástasis. 

  Mediante las herramientas CRISPR lo que ya se está abordando es reproducir, en modelos celulares en el laboratorio, estas complejas alteraciones genéticas (diversos genes que dejan de funcionar a la vez, o que se reactivan a la vez), anteriormente dificiles de replicar. Y, por los mismos motivos, podrían ser en teoría usadas, las herramientas CRISPR, para restaurar la función de todos estos genes alterados. Esto era antes una quimera, ahora puede ser posible, aunque sigue siendo una tarea enorme y muy complicada. Realmente lo que creo que va a poder aplicarse primero en cáncer van a ser estas terapias ex-vivo, ya aprobadas en algunos países, y relativamente más seguras para el paciente, en las que se extraigan células del sistema inmunológico del paciente, se modifiquen en el laboratorio, y posteriormente, tras verificar que se han modificado los genes planeados, se transfieran de nuevo al paciente esperando que sean más eficaces en su lucha contras las células tumorales.

   Se oye hablar incluso de que la técnica CRISPR podría abrir también la vía de la terapia génica contra los retrovirus que -como el virus del SIDA- insertan su genoma en nuestro ADN. Que la edición del ADN permitiría 'cortar' el genoma del VIH de los Linfocitos T4 infectados. ¿Esto es ciencia ficción o está ya al alcance de la mano?

   Recordemos que el sistema CRISPR es uno de los sistemas de defensa que tienen las bacterias para defenderse de sus atacantes, como son los virus que las infectan. Y lo que hacen las CRISPR en bacterias es dirigirse contra el genoma de estos virus y romperlos en pedazos. Y eso lo pueden hacer porque han conservado, de visitas anteriores del mismo virus a ese tipo de bacterias, fragmentos del genoma del virus que le permiten aprender, recordar el genoma del invasor, por eso la próxima vez que se lo encuentran son muy efectivas eliminándolos. 

   Podríamos pues pensar en herramientas CRISPR dirigidas a genomas de virus que nos infectan a nosotros, como el virus VIH, de forma específica, que cortaran e inactivaran estos virus. Sería una vuelta a los orígenes para las CRISPR, volver a pedirles que hicieran lo que llevan millones de años haciendo, con gran éxito, en bacterias, pero ahora en células humanas. 

   Esto no es ciencia ficción, esto ya es posible. A finales del año pasado el grupo de George Church en Boston eliminó las 62 copias de retrovirus PERV de células porcinas mediante CRISPR, inactivando todas y cada una de esas copias de retrovirus insertadas en las células de cerdo. Esos PERV eran potencialmente peligrosos ante el eventual uso de órganos de cerdo en humanos, el denominado xenotransplante, para suplir la falta de órganos humanos para transplantes.

    La terapia génica es por definición investigación aplicada. Pero usted mismo ha dicho que “las herramientas CRISPR son un ejemplo extraordinario de cómo una investigación básica (el sistema inmune de las bacterias, descubierto por el alicantino Francisco Mojica), aparentemente alejada de las investigaciones aplicadas finalistas, puede llegar a convertirse en una aplicación tremendamente útil”. ¿No demuestra esto la completa sinergia entre ciencia básica y aplicada, que la primera merece ser atendida y financiada tanto como la segunda?.

    El descubrimiento de las CRISPR es probablemente el mejor ejemplo de lo que significa descubrir algo que desconociamos, algo que está en la naturaleza y que inicialmente no aporta más trascendencia que el placer de haber descubierto un nuevo mecanismo de los muchos que operan en los seres vivos. Es una investigación no dirigida, no finalista. Pero sin embargo necesitamos muchos de estos descubrimientos que, aparentemente, no "sirven para nada" pero que, con el paso del tiempo, dan lugar a otros descubrimientos y a otros desarrollos hasta, en algunos casos, poquísimos, convertirse en aplicaciones tremendamente útiles, como las CRISPR. 

   El propio Francis Mojica y muchos de sus colegas por supuesto ignoraban que estos sistemas CRISPR pudieran convertirse en herramientas de edición génica, aunque eran conscientes de que se trataba de un descubrimiento importante, relevante, el hecho de haber descubierto que las bacterias poseen este sistema de defensa, que aprende de las visitas de cada virus, e impide que los mismos virus puedan infectar de nuevo a la bacteria. 

  Lo que sucede es que es imprevisible anticipar donde va a surgir la aplicación. Hay que apostar por descubrir mecanismos nuevos existentes en la naturaleza, todavía nos queda mucho por descubrir. Y quizas, una pequeña parte de los descubrimientos de hoy en día, básicos, no dirigidos, sean indispensables como aplicaciones utilísimas en el futuro. Apostar solamente o mayoritariamente por investigación finalista es un tremendo error. No podemos descuidar la investigación básica, la apuesta por lo desconocido, por aquello que ni siquiera sospechamos que existe, pero que quizás un dia podrá ser usado para curar nuestras enfermedades. 

  Cuando Francis Mojica descubrió las CRISPR en las arqueas que viven en las salinas de Santa Pola por supuesto que ignoraba que estas mismas herramientas serían quizás una de las armas para luchar contra el cáncer, contra los virus, contra las enfermedades. Pero gracias a que Francis y otros dedicaron más de 20 años de su vida profesional a estudiarlas, lejos de los focos, se pudo llegar a un grado de conocimiento tal en el año 2012 para que saltará la chispa y a diversos grupos internacionales se les ocurriera que estos sistemas CRISPR bien podrían usarse para la edición génica. 

   La investigación dirigida es importante, responde a las demandas de la sociedad y pretende intentar resolver los retos inmediatos o los problemas de salud a los que nos enfrentamos, pero no debemos descuidar la investigación básica, no finalista, la que no persigue un objetivo inmediato. Si apostamos fuertemente por la investigación fundamental, como hacen los países más avanzados, garantizaremos que en algún momento surja, de forma inesperada, suficiente conocimiento para dar un salto cualitativo y desarrollar aplicaciones que ni tan siquiera podríamos haber imaginado que existían, como las CRISPR.

  La biotecnología, fundamentada en la investigación básica, crea empleo altamente cualificado que contribuye a dar salida profesional a excelentes estudiantes formados en carreras científicas, médicas y biotecnológicas, y tiene un potencial inmenso de generación de riqueza y bienestar para toda la sociedad. ¿Tiene España el potencial para convertirse en una gran potencia científica, si hay voluntad política y financiación adecuada?

   España no tiene nada que envidiar a otros países en cuanto a talento, ideas, innovación y potencial científico. Las buenas ideas aparecen en todos los países, particularmente si se apuesta por una buena educación de base, desde las etapas infantiles hasta las universitarias. 

   Así pues, España puede convertirse en una gran potencia, pero llevamos ya años desperdiciando y no sacando provecho del potencial investigador que generamos. Los jóvenes investigadores marchan al extranjero a completar su formación, lo cual siempre es excelente, pero en estos momentos deciden, en su gran mayoría quedarse fuera y desisten de regresar a nuestro país a desarrollar su carrera profesional. Hay muchos motivos para ello. Desde la falta de inversiones tanto públicas como privadas, la pobre creación de empleo, tanto público como privado, que absorba todo este talento que somos incapaces de aprovechar y que otros países aprovechan por nosotros, beneficiándose de nuestros jóvenes, formados aquí pero que desarrollan su actividad fuera de nuestro país. 

  Es ridiculo que todavía no hayamos podido llegar a un nivel de inversión en I+D+i similar a la media europea. Es un tema de voluntad política, de priorización. Los fondos que se invierten en ciencia, en proyectos de calidad, siempre son una buena inversión. En momentos de crisis los países más avanzados aumentan su inversión en I+D, porque solamente aumentando el apoyo a la innovación se puede salir reforzado de las crisis. Por el contrario, países como el nuestro que responden ante las crisis con mayores recortes a la ciencia seguirán condenados a perder el tren de la innovación, a desaprovechar el talento de sus jóvenes. Y así ese potencial inmenso de generación de riqueza y bienestar se nos escabulle entre los dedos, se desvanece. 

   En este país hay muy buena ciencia, pero poca. Somos un país de números pequeños. Hay que apostar por multiplicar las inversiones, aumentar la cantidad de investigadores, públicos y privados, para lograr que, entre tanto desarrollo puedan surgir, cristalizar, aquellos desarrollos inesperados, verdaderamente transformadores de la sociedad, como las CRISPR. Parece un contrasentido que este sistema se descubriera aquí pero sus aplicaciones, y los beneficios, también industriales, de las mismas, se los lleven otros países. Deberíamos aprender de los errores e intentar no repetirlos. No parece que nuestros gobernantes estén por la labor.

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COMENTARIOS

Invitado 30-11-2016 00:01

Muy interesante entrevista sobre un campo apasionante. Muchas más así­.