Les cèl·lules es resisteixen a la manipulació genètica

Dos grups d’investigadors han descobert que quan s’intenta modificar l’ADN de les cèl·lules, s’activen unes defenses contra el càncer per anul·lar la modificació

Dos equips de científics han descobert que les cèl·lules humanes es resisteixen a la manipulació genètica activant les seves defenses contra el càncer, deixant de reproduir-se i, de vegades, morint. En un primer moment, va semblar que el descobriment, publicat a la revista Nature Medicine, projectava dubtes sobre la viabilitat de la forma de manipulació genètica més utilitzada, coneguda com a CRISPR-Cas9 o senzillament CRISPR, cosa que va desencadenar una caiguda de la cotització de les accions d’algunes empreses biotecnològiques el dia que es va fer públic, el dilluns 11 de juny. A tall d’exemple, poc després de l’anunci dels científics, Crispr Therapeutics va perdre un 13%, Intellia Therapeutics també va retrocedir i Editas Medicine tampoc no es va lliurar de les davallades. Totes tres empreses desenvolupen tractaments mèdics basats en el CRISPR.

De tota manera, els científics que van publicar la recerca sostenen que el CRISPR continua sent una tecnologia prometedora, tot i comportar més dificultats de les que es pensaven. “Les reaccions han sigut exagerades”, assegura Jussi Taipale, bioquímic de la Universitat de Cambridge i un dels signants d’un article dels dos publicats l’11 de juny. Afegeix que les conclusions dels treballs fan palesa la necessitat de dur a terme més estudis sobre la seguretat del CRISPR, però no el sentencien. “No és un motiu pel qual s’hagin de deixar d’investigar les teràpies amb CRISPR -afirma-. Em sembla que és gairebé al revés: hauríem de dedicar més esforços a aquestes coses”.

El CRISPR ha suscitat sentiments intensos d’ençà que va veure la llum com a tecnologia de modificació genòmica ara fa cinc anys i ja s’ha convertit en un element fonamental de la caixa d’eines dels científics. Les opcions que ofereix han donat peu a especulacions sobre la possibilitat que s’arribi a alterar la raça humana o a ressuscitar espècies extingides. Els pioners del CRISPR ja acumulen una pila de guardons i han esclatat disputes titàniques pels drets de les patents d’aquesta tecnologia.

Per modificar els gens mitjançant el CRISPR, els científics elaboren molècules que penetren al nucli d’una cèl·lula, se centren en un segment particular d’ADN i l’extreuen després de retallar-lo pels extrems. Tot seguit, la cèl·lula repara els dos extrems que han quedat solts i, si els científics hi afegeixen un altre bocí d’ADN, probablement la mateixa cèl·lula l’empalmarà al lloc que ocupava el gen retallat.

Dificultat amb cèl·lules de retina

No fa gaire, el Dr. Taipale i els seus companys van començar a estudiar el càncer servint-se del CRISPR per extreure gens de cèl·lules canceroses. L’objectiu era comprovar quins gens eren indispensables per al creixement agressiu de la malaltia. D’altra banda, també van intentar extirpar gens de cèl·lules convencionals per comparar els resultats dels dos grups. En aquest cas, van utilitzar una línia de cèl·lules que originalment provenia d’una retina humana. Doncs bé, mentre que retallar els gens de les cèl·lules canceroses els va resultar fàcil, els científics van ser incapaços de fer-ho amb les cèl·lules de retina.

Al món de la modificació genètica no és inusual que es produeixi un fracàs com aquest. Tot i això, el Dr. Taipale i el seu equip van decidir dedicar un cert temps a esbrinar per quin motiu no aconseguien completar el procés. No van trigar gaire a descobrir que un gen, el p53, era el principal responsable que el CRISPR no funcionés. Normalment, el p53 protegeix contra el càncer evitant que s’acumulin mutacions a l’ADN. Quan una cèl·lula mira de reparar un trencament en la seva cadena d’ADN, es poden produir mutacions: el procés no és perfecte i la reparació pot ser defectuosa i generar alguna mutació.

Quan les cèl·lules senten que la cadena s’ha trencat, pot entrar en acció el gen p53, que té la capacitat de fer que una cèl·lula deixi de fer una còpia nova dels seus gens. En tal cas, la cèl·lula pot deixar de multiplicar-se sense més ni més o bé morir. Aquest procés contribueix a protegir l’organisme del càncer. Tanmateix, si una cèl·lula contrau una mutació al mateix gen p53, la cèl·lula perd la capacitat de vigilar-se a ella mateixa a la recerca d’ADN defectuós. Per tant, no és gens casual que moltes cèl·lules canceroses tinguin el gen p53 inhabilitat. El Dr. Taipale i els seus col·legues van manipular cèl·lules de la retina per fer que no utilitzessin el gen p53 i, tal com havien predit, el CRISPR va passar a funcionar d’una manera molt més eficaç en aquestes cèl·lules.

Dificultat amb cèl·lules mare

D’altra banda, un equip de científics dels Instituts Novartis per a la Recerca Biomèdica de Cambridge (Massachusetts) va obtenir resultats similars -els quals detalla en un article publicat també l’11 de juny- amb un tipus de cèl·lules diferent. Els investigadors es van proposar desenvolupar noves versions del CRISPR per modificar l’ADN de cèl·lules mare. D’aquesta manera, pretenien convertir les cèl·lules mare en neurones, cosa que els hauria permès estudiar malalties del cervell en plaques de Petri. Els científics esperen que algun dia es pugui fer servir el CRISPR per crear cèl·lules que s’implantin al cos per tractar malalties.

El cas és que, quan l’equip de Novartis va fer servir el CRISPR amb les cèl·lules mare, es va trobar que la majoria morien. Els científics van detectar indicis que el CRISPR havia fet que el gen p53 s’activés. Per això, van inhabilitar el gen p53 de les cèl·lules mare i, aleshores, moltes van sobreviure a la modificació del seu ADN.

Els autors dels dos estudis afirmen que els resultats plantegen alguns interrogants sobre l’ús del CRISPR per tractar malalties en éssers humans. Les defenses contra el càncer de les cèl·lules humanes podrien, per exemple, fer que el CRISPR fos menys eficient del que esperen els investigadors. Una manera de superar aquest obstacle podria passar per frenar temporalment el p53, però això podria comportar que es colessin mutacions addicionals que podrien ocasionar càncer.

Dificultat amb una mutació

Un altre motiu de preocupació és que, de vegades, les cèl·lules adquireixen de manera espontània una mutació que n’inactiva el gen p53. Si els científics utilitzen el CRISPR amb una barreja de cèl·lules, hi ha més probabilitats que modifiquin de manera satisfactòria les que tinguin el gen p53 inactiu. Tanmateix, sense el p53, les cèl·lules modificades també serien més propenses a acumular mutacions perilloses. Una manera d’eliminar aquest risc podria consistir a sotmetre les cèl·lules modificades a proves per determinar si tenen una mutació al gen p53. Tot i això, Steven McCarroll, genetista de la Universitat de Harvard, adverteix que l’ús del CRISPR podria generar cèl·lules amb altres mutacions perilloses.

“Aquestes publicacions són importants perquè recorden a tothom que la modificació genòmica no és màgia”, comenta Jacob E. Corn, director científic de l’Institut de Genòmica Innovadora de Berkeley. El CRISPR no reescriu l’ADN sense més ni més, com un programa de processament de textos, explica el Dr. Corn, sinó que trenca l’ADN i incita les cèl·lules a tornar-lo a empalmar. Hi pot haver cèl·lules que no tolerin aquests canvis.

El Dr. Corn assegura que és imprescindible efectuar proves rigoroses per garantir la seguretat dels processos. Tanmateix, dubta que els nous estudis apuntin a l’existència d’un cert risc de càncer derivat del CRISPR. Els tipus concrets de cèl·lules que es van investigar als dos nous estudis podrien ser insòlitament sensibles a la manipulació genètica. Segons el Dr. Corn, ell i els seus companys no s’han trobat amb problemes d’aquesta mena en la seva recerca amb cèl·lules de medul·la òssia. “Hem estat buscant la possibilitat que provoqués càncer -diu-. No em sembla que això sigui cap avís”.

George Church, genetista de Harvard i assessor científic fundador d’Editas, comenta: “No hi ha dubte que cal anar amb compte”. El Dr. Church sospita que el comportament del p53 podria no traduir-se en un risc real de contraure càncer, però assegura que aquesta “és una preocupació vàlida”.

Tot i això, aquests dubtes podrien esdevenir del tot irrellevants d’aquí uns quants anys. El problema del CRISPR és que talla les cadenes d’ADN. Ara, però, el Dr. Church i altres científics investiguen de quina manera es pot modificar l’ADN sense trencar-lo. “Disposarem de tota una nova generació de molècules que no tenen res a veure amb el CRISPR”, avança. “La borsa no és un reflex del futur”.

EL CRISPR EN 4 PASSOS: 1) EMMAGATZEMATGE, 2) RECONEIXEMENT, 3) TALL I 4) MODIFICACIONS

1) Als anys 80, els investigadors es van adonar que els bacteris posseïen petits blocs d’ADN que es repetien moltes vegades i que entremig hi havia espaiadors d’ADN no repetits. Aquest patró és un sistema immunitari sofisticat designat amb l’acrònim anglès CRISPR, que significa repeticions palindròmiques curtes agrupades i regularment interespaiades.

2) Aquests espaiadors guarden una correspondència amb fragments d’ADN d’invasors vírics als quals els bacteris o els seus ancestres s’han enfrontat anteriorment. Quan cal, l’ADN que conté l’espaiador es converteix en ARN. Un enzim i un segon fragment d’ARN s’hi uneixen, i formen una estructura que s’adherirà a les cadenes d’ADN que encaixin amb l’espaiador.

3) Quan es detecta una cadena d’ADN que hi encaixa, l’enzim obre la doble hèlix i en talla els dos costats. El doble tall trenca la cadena i incapacita l’ADN víric. Si un bacteri sobreviu a l’atac d’un virus desconegut, fabricarà i emmagatzemarà un nou espaiador que pot ser transmès a les generacions posteriors de bacteris.

4) Els investigadors estan aprenent a utilitzar seqüències d’ARN sintètiques per controlar el procés de tall de qualsevol fragment d’ADN que desitgin. La cèl·lula repara el tall, però, si la reparació és imperfecta, el gen pot quedar inhabilitat. També es pot introduir un bocí d’ADN diferent al lloc per on s’ha tallat; d’aquesta manera s’estarà modificant la seqüència d’ADN.

Més continguts de