BFIN_U5_EA_JEMP - Jessica Mendoza (3)

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Universidad Abierta y a Distancia de 
México 
División de Ciencias de la Salud, 
Biológicas y Ambientales 
Ingeniería en Biotecnología 
 
Fundamentos de Investigación 
Evidencia de aprendizaje 
Mi proyecto de investigación II 
Jessica Verónica Mendoza Prado 
ES202104539 
 Grupo BI-BFIN-2002-B2-003 
 
18 de noviembre de 2020 
 
 
 
 
Índice 
Título ............................................................................................................................................. 3 
Introducción ................................................................................................................................. 3 
Planteamiento del problema ..................................................................................................... 3 
Marco teórico ............................................................................................................................... 4 
Pregunta de investigación ......................................................................................................... 5 
Objetivo general .......................................................................................................................... 5 
Objetivos específicos ................................................................................................................. 5 
Metodología ................................................................................................................................. 5 
Justificación ................................................................................................................................. 5 
Alcance......................................................................................................................................... 6 
Carácter de investigación .......................................................................................................... 6 
Resultados ................................................................................................................................... 6 
Conclusión ................................................................................................................................... 7 
Referencias ................................................................................................................................. 8 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Título 
La técnica CRISPR y su valor terapéutico en enfermedades genéticas 
Introducción 
El presente trabajo abordará el tema de la novedosa técnica molecular CRISPR, 
que entre sus diversas aplicaciones se ha encontrado la edición del genoma 
humano, con el propósito de el tratamiento en las enfermedades de origen 
genético, consideradas incurables hasta el momento. Se realizará una revisión 
de la bibliografía, con el fin de describir de forma clara el funcionamiento de la 
misma, que permita la comprensión y como es que esta puede ser aplicada, de 
forma clara y concisa y dirigida principalmente hacia los estudiantes de la 
ingeniería en biotecnología. 
Planteamiento del problema 
La curiosidad por conocer el origen de la diversidad en las características físicas 
de las personas como son la estatura, el color de ojos y tipo de cabello, que son 
incluso capaces de atravesar generaciones y presentarse sorpresivamente 
aunque en la anterior no lo hayan hecho, han llevado al ser humano a 
preguntarse cuál es la razón de las diferencias físicas entre nosotros, por qué 
algunos hijos las heredan y otros no e incluso porque estas mismas 
características son completamente diferentes en otras regiones del planeta. Y 
más curiosidad aun el por qué algunas enfermedades surgen y son heredadas a 
los hijos o incluso se presentan de manera repentina enfermedades que nadie 
más en la familia había presentado, muchas veces incompatibles con la vida por 
falta de tratamiento y desconocimiento del origen. Con la aparición de las Leyes 
de Mendel en 1865, la ciencia dio un giro revolucionario, surgiendo la genética, 
y siendo esta entonces capaz de explicar en parte estos fenómenos y 
permitiendo hacer predicciones sobre la herencia de los mismos. Hoy en día, con 
el surgimiento de las técnicas biológicas moleculares que dieron pie a trabajos 
como el proyecto del Genoma Humano que publico el 90 por ciento del genoma 
en 20011, conocemos que el ADN es el repositorio de todas estas características 
físicas, y que en el podemos encontrar la respuesta al origen de las diversas 
disfunciones homeostáticas que se presentan en los síndromes genéticos. Por 
lo tanto, la exploración del genoma es el motivo de investigación de la 
biotecnología genómica, pues la relevancia del conocimiento y dominio del 
mismo se ha convertido en el siguiente gran paso para el desarrollo humano. 
Así, tecnologías como CRISPR que permiten la edición de este genoma2, se 
presentan como solución a la problemática que supone la enfermedad de origen 
genético como son la incapacidad de corregir el error, la reducida esperanza de 
vida y la falla en el tratamiento. Dadas estas razones, es necesario que esta 
técnica sea conocida y comprendida, pues representa la evolución de la fusión 
entre la bilogía molecular, la genómica y la biotecnología, que al ser aplicada en 
el campo de la medicina brinda esperanza en el surgimiento de tratamiento para 
estas enfermedades a través de la edición del genoma, haciendo uso de 
microorganismos que normalmente resultarían patológicos como son el E. Coli, 
convirtiéndose en parte de la ciencia del futuro y por lo tanto una necesidad en 
el acervo de conocimiento de los estudiantes de biotecnología. Finalmente, es 
obligación de la población científica llevar al alcance de la población general la 
información clara y veraz, ayudar en el combate contra la desinformación y el 
estigma contra los avances biotecnológicos, como lo hemos visto tan claramente 
con las vacunas del SARS-COV-2, donde la gente guarda recelo contra todo la 
comunidad científica y médica, promoviendo la información falsa y 
consecuentemente afectando a la salud de la población general, por lo que es 
necesaria la información de fácil acceso para la comunidad. 
Marco teórico 
Nacida en la Universidad de Alicante, el investigador español Francisco Mojica 
noto que secuencias repetitivas en el genoma de la arquea Haloferax, que al ser 
eliminadas causaban la muerte de las células, por lo que dedujo estas debían 
tener alta importancia en el mantenimiento celular, dándole a estas secuencias 
el nombre de Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats 
(CRISPR)4 revolucionando sin saberlo entonces la terapéutica de las 
enfermedades genéticas. Para 2005 logro identificar la función de estos 
clústeres: un sistema inmunitario que le permitía a las bacterias defenderse de 
los virus4. En 2012, la técnica CRISPR fue propulsada por las investigadoras 
Emmanuelle Charpentier y su compañera Jennifer Doudna, lo que les concibió 
primero el Premio de Princesa de Asturias y este año les ganó la nominación al 
Nobel4 al identificar los elementos mínimos de los sistemas de defensa, 
permitiendo así la edición del genoma, la eliminación de enfermedades 
infecciosas y otras aplicaciones fuera de la medicina como la mejora de cultivos.5 
 La técnica CRISPR ha tenido tanto éxito pues es considerablemente más 
sencilla que aquellas que la precedieron. La edición de células eucariotas era la 
que más dificultades enfrentaba, pues el núcleo representa un reto para el éxito 
en la edición5. Sin embargo, la capacidad de inducir daño al realizar cortes a las 
cadenas de ADN abrió el paso a la edición de este, pues tras los cortes los 
mecanismos celulares de reparación del ADN son capaces de reparar este daño 
e integrar las secuencias añadidas al genoma celular6. Por estas razones. 
CRISPR ha demostrado ser el avance más importante en la ingeniería genómica 
también, es muyfácil de utilizar y es el método más barato5. 
El mencionado crecimiento acelerado de CRISPR y la relativa novedad del 
mismo ha llevado a cuestionamientos sobre su seguridad, sobre todo en la 
aplicación en el tratamiento de enfermedades humanas, pero también en la 
creación de agentes como armas biológicas o ediciones que potencien la 
capacidad humana en aplicación militar7. La principal preocupación en el ámbito 
humano es la seguridad10, si el tratar de aliviar la enfermedad no sería 
contraproducente, produciendo aún más daño y perjudicando la calidad de vida. 
Pero el componente ético y moral, han frenado también en gran parte le progreso 
de ensayos clínicos que normalmente ocurría con una nueva terapia que es 
introducida al mercado, pues los cuestionamientos siempre se tornan al derecho 
humano de intervenir en la edición de su genoma y por lo tanto en el diseño de 
orden superior, muy ligado a la fe y las normas de la misma que rige a los 
creyentes en las actitudes hacia las tecnologías de este tipo8,10. 
En el caso particular de México, el estado legislativo es aún sombrío, pues a 
pesar de que estas tecnologías no solo no se desarrollan a nivel par de como lo 
hacen en otros países líderes en investihacion11 si no que la legislación aun no 
es clara al respecto, pues menciona simplemente la Ley General de Salud en 
su articulo 103 Bis 5 que la investigación y aplicaciones del genoma humano 
“estarán orientadas a la protección de la salud, prevaleciendo el respeto a los 
derechos humanos, la libertad y la dignidad del individuo; quedando sujetos al 
marco normativo respectivo”12 que no deja en claro si estas tecnologías están o 
no permitidas en el país ni cuales son las regulaciones estrictas para aplicarse, 
pues es común el empleo de tecnologías en el país que aún no están 
comprobadas ni han pasado por los ensayos necesarios, como las células 
madre11 u otros absurdos que incluso hacen uso de pseudociencias y claman 
ser capaces de hacer cambios al ADN humano, pero que quienes las emplean 
aprovechan esta penumbra legislativa. Igualmente, el Código Penal Federal es 
incierto al respecto, existiendo solamente lo más cercano a legislación en la 
Ciudad de México12. 
Pregunta de investigación 
¿Cómo funciona la técnica CRISPR y cómo puede ayudar en el tratamiento de 
enfermedades hereditarias? 
Objetivo general 
Definir las bases moleculares del funcionamiento de la técnica de CRISPR y 
describir sus aplicaciones en el tratamiento de enfermedades de origen genético 
Objetivos específicos 
• Revisar la documentación y definir las bases moleculares de la técnica de 
CRISPR, facilitando la comprensión de la misma. 
• Realizar una breve descripción de la genética de las enfermedades y 
como estas podrían ser tratadas con la técnica de CRISPR más nueva 
Metodología 
La metodología a seguir en esta investigación será la recopilación de información 
sobre la técnica, abarcando sus bases moleculares hasta su función. 
Posteriormente, se describirá brevemente también las bases generales de las 
enfermedades genéticas, para finalmente describir como es que CRISPR es una 
propuesta para el tratamiento de las mismas. 
Justificación 
Los estudiantes de ciencias relacionadas con la biología, muy seguramente se 
enfrentarán con la necesidad de conocer y comprender las bases moleculares 
de muchos procesos necesarios para el mantenimiento de la vida misma, siendo 
uno de estos y probablemente el más importante la expresión y la herencia del 
genoma, considerado como el origen de la vida. Por ello, como estudiantes de 
biotecnología, es de primera necesidad que conceptos básicos como este sean 
dominados, permitiendo posteriormente la aplicación de los mismos, 
incentivando a la búsqueda de innovación y mejora de las tecnologías 
moleculares disponibles, siendo esta una de las tantas misiones de la 
biotecnología. Conociendo que existen aplicaciones tan diversas de los 
conocimientos de la biotecnología genómica2, el comprender la técnica de 
CRISPR adquiere importancia para los biotecnólogos en formación, pues 
además de ser uno de los mayores logros de esta ciencia merecedor de un 
premio Nobel este año3, es de relevancia para la humanidad en su totalidad, 
pues su potencial y capacidad para el tratamiento de enfermedades que eran 
consideradas incurables hasta el momento, por el misterio que significaba el 
genoma, permitirá sin duda la mejora en las condiciones de vida de muchas 
personas que enfrentan a estos padecimientos, llevando el alcance de la 
biotecnología genómica fuera del laboratorio y mostrando así su capacidad para 
relacionarse y trabajar de la mano con otras ciencias como son la medicina. Por 
ello, elaborar un documento donde la información pueda ser fácilmente 
consultada, que esté actualizado y que permita al estudiante comprender la 
función y la trascendencia de esta técnica, así como una de sus posibles 
aplicaciones, es de importancia en mi parecer. Beneficiará sin duda a aquellos 
que como yo tienen dificultad para encontrar sentido a algo tan complicado pero 
hermoso como es la relación de la biotecnología y la genómica que al 
combinarse abren el abanico de posibilidad, permitiendo en un futuro quizá la 
erradicación de estos padecimientos. 
Alcance 
Este estudio describirá los fundamentos de la función de la técnica de CRISPR, 
y de acuerdo a sus bases moleculares se hablará entonces como es que esta 
resulta útil en la terapéutica de las enfermedades genéticas, por lo que es de tipo 
descriptivo. 
Carácter de investigación 
Al tratarse de la descripción de un fenómeno previamente explorado por otros 
autores, no se pretende encontrar información nueva, sino recopilar esta 
información y plasmarla de forma clara y concisa para la consulta de la población 
estudiantil. Por esto mismo, la investigación es de tipo cualitativo, pues se 
hablará de un fenómeno que es el CRISPR para interpretarlo a la luz de su 
utilidad para el tratamiento de enfermedades genéticas. 
Resultados 
Lo que hoy asociamos como una técnica de biotecnología genómica, fue 
descubierto tras estudiar la inmunidad de organismos procariotas frente a 
bacteriófagos. Se observo que tenían la capacidad de responder frente a la 
reinfección del mismo. El mecanismo de función es esencialmente sencillo: 
participan la secuencia CRISPR que codifica para ARN de cadena corta de tipo 
crARN y tracrARN y los CRISPR-associated genes “Cas”. La secuencia CRISPR 
representa la información del genoma obtenida del bacteriófago y es la que le 
permite reconocerlo, formando una inmunidad bastante avanzada para un ser 
tan primitivo. Los genes Cas son importantes también dado que codifican para 
la generación de las proteínas necesarias para la creación del registro del 
genoma invasor. La versión mas reciente de la técnica, CRISPR CAS 9, se vale 
de la proteína Cas 9, que es una endonucleasa (una proteína capaz de cortar las 
cadenas de ADN) que tiene efecto sobre el ADN del bacteriófago que trata de 
infectar nuevamente y que al estar asociada a la secuencia CRISPR, es muy 
específica sobre el sitio y el genoma que corta. Los ya mencionados crARN 
aparean sus bases (es decir, encuentran sitios que son complementarios a la 
secuencia que ellos poseen dentro del genoma) con los del bacteriófago, 
reconociendo las secuencias previamente registradas. El tracrARN sirve como 
un sitio de ensamble entre el crARN que reconoció la secuencia y de las 
proteínas CAS. Todo esto ocurre ya de manera natural en las bacterias, y la alta 
especificidad que tiene el mecanismo para cortar el sitio de ADN adecuado e 
inactivarlo, es lo que le otorga su altísimo valor terapéutico. 
Las enfermedades de origen genético, pueden heredadas de mutaciones 
presentes en el genoma progenitor, es decir en los gametos de la línea germinal, 
pasando de generación en generación. Por otro lado, si afecta a células 
somáticaso células no sexuales no será heredada la enfermedad. Estas 
enfermedades pueden ser adquiridas también a lo largo de la vida, por 
exposiciones a radiación u agentes quelantes que realizan cambios en la 
secuencia genómica. Dependiendo del tamaño de la mutación se clasifican en 
monogénicas, poligénicas o cromosómicas. Los cambios en el genoma pueden 
ser de diversos tipos, especialmente en las enfermedades monogénicas se 
presentan las de missense o de pérdida de sentido, de nonsense que trunca la 
formación de la proteína, de inserción de bases o deleción de las mismas, del 
cambio del marco de lectura entre otras. La importancia de esto es que el cambio 
genera que la proteína que era codificada por ese espacio se vea afectada, 
perdiendo completamente su función o adquiriendo una negativa. Enfermedades 
como la distrofia muscular de Duchenne que cursa con duplicación anómala del 
gen DMD, la incapacidad de este gen de seguirse traduciendo es el propósito 
terapéutico buscado con CRISPR. 
Siguiendo el funcionamiento normal del mecanismo, se creó el singleguide ARN 
sgARN, que lleva a cabo la función de los crARN y tracrARN. Esta proteína es 
sintetizada en un laboratorio, diseñada especialmente para aparearse en la 
secuencia de interés. Al realizar el corte, como ambas cadenas son afectadas, 
los mecanismos de reparación del DNA no son muy efectivos, dejando errores a 
su paso, que es precisamente el efecto deseado. Estos errores provocan que 
sea imposible la traducción de la secuencia, imposibilitando la consecuente 
síntesis proteica y eliminando el problema de la disfunción de estas. Por ello, 
enfermedades como la corea de Huntington o incluso el cáncer, se verán 
beneficiadas con estos errores inducidos. Podría decirse que, acabada la 
proteína disfuncional, acabada la enfermedad. 
Conclusión 
Con la exposición del funcionamiento de la técnica CRISPR y la breve exposición 
de los fundamentos de las enfermedades genéticas, considero que los 
resultados de la investigación son positivos. Se explico de forma breve como es 
este mecanismo presente en organismos tan primitivos es hoy una propuesta 
excelente para la solución de diversas enfermedades genéticas. Dada la longitud 
determinada de los resultados, no fue posible explicar otras funciones novedosas 
de la técnica, que sin duda habrían resultado de interés también y llevado al 
lector a ser creativo con las aplicaciones de las mismas. 
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