Hola, soy Sergi Maicas, profesor del
departamento de microbiología y ecología
de la Universitat de València y os voy a
impartir el tema 2.6 CRISPR
CRISPR es el acrónimo inglés para
la palabra repeticiones palindrómicas
cortas agrupadas y regularmente interespaciadas. ¿En qué consiste
CRISPR? CRISPR consiste en
fragmentos de DNA con repeticiones
cortas de secuencias de bases
intercalados con pequeños fragmentos de
DNA espaciador adquirido en
exposiciones previas a un virus. ¿Quien
presenta estas estructuras, estos CRISPR? Procariotas. Actualmente se han
detectado en más del 40% de las
bacterias y más del 90% de las
arqueas conocidas. Habitualmente estas
estructuras llamadas CRISPR están
asociadas a genes cas (nucleasas) como
por ejemplo la cas 9, en forma de operón.
Para identificar estos fragmentos CRISPR disponemos actualmente de
diferentes herramientas bioinformáticas
que permiten su análisis en genomas y en
metagenomas: CRT CRISPR recognition
tool, PILER-CR y CRISPRfinder
son una serie de programas que nos
permiten localizar esas secuencias, como
os he comentado anteriormente, en
diferentes seres vivos, fundamentalmente
en procariotas. ¿Qué utilidad tiene CRISPR
en un procariota, en una
bacteria, en ua arquea? El sistema CRISPR/Cas 
es un sistema inmune que
confiere resistencia a agentes externos
como plasmios y fagos. Es una especie de
inmunidad adquirida. Los espaciadores de
los CRISPR reconocen secuencias
específicas y llena las nucleasas cas para
cortar y degradar esos fragmentos de
DNA extraños, de manera similar a
como hace el sistema de RNA de
interferencia que todos conocemos en
eucariotas.
Respecto a la nucleasa cas 9. Cas 9 es
una enzima endonucleasa de
RNA guía asociada con un fragmento,
con un sistema CRISPR. ¿Qué hace la
nucleasa cas 9. Cas 9 memoriza e
interroga al DNA foráneo para
comprobar si es complementario a un
pequeño fragmento de 20 pares de bases de
la región del espaciador del RNA guía.
Si se produce el hecho, si el sustrato de
DNA es complementario al RNA guía,
cas 9 se adhiere al DNA foráneo, ese DNA
invasor y lo corta.
Conocemos en la naturaleza actualmente
más sistemas similares a las nucleasas,
otro tipo de nucleasas como por ejemplo
la CPF1. Esta nucleasa dispone de
un mecanismo ligeramente, o bastante
diferente, al de la nucleasa cas 9 y está
fuera de esta lección, no obstante tiene su
interés.
Hemos visto CRISPR, un fenómeno
natural que ocurre en procariotas. Pero,
¿cuál es la utilidad como técnica? Bien,
las nuevas incorporaciones de 
nuevas técnicas en biología molecular
nos permiten analizar, estudiar,
diferentes aspectos del genoma, y el
objetivo que tenemos los científicos es
poder modularlo. Poder modularlo, poder
hacer lo que se llama edición genética.
CRISPR-cas son unas tijeras
moleculares que tienen la capacidad de
alterar, borrar o reorganizar el DNA de
cualquier organismo vivo. Es como hacer
microcirugía de los genes para cambiar
una secuencia de DNA con facilidad, de
manera precisa, en unos puntos muy
determinados presentes en un cromosoma.
Además, al usar un único RNA en
conjunción con la proteína cortadora, la
enzima 9 permite cortar secuencias de
dna de forma dirigida.
Como se usa la misma proteína cortadora
independientemente del gen diana, se
pueden diseñar experimentos en los que
se cambian varios genes en un organismo
al mismo tiempo usando cas 9 y
múltiples RNA guías.
Desde el año 1987 y hasta la actualidad,
en estos 20 años,
se han desarrollado diferentes mejoras
en el conocimiento sobre CRISPR-cas9.
actualmente estamos publicando cerca de
2.000 artículos al año referidos a este
sistema.
Todo esto nos permite aplicar el sistema CRISPR-cas en numerosos organismos,
en casi todos los organismos conocidos,
de tal manera que, desde bacterias como
escherichia coli, pasando por células
humanas, monos, ranas, pez cebra, insectos,
moscas, plantas, nematodos, levaduras, ganado,
casi cualquier ser vivo en el planeta
está siendo analizado, se está aplicando
la edición genética, para
poder modularlo. Las aplicaciones son
innumerables: disrupción génica, gene knockout,
introducción o corrección de
snips, etiquetado de genes, estudio de
genes promotores, knockout condicional,
deleción de cromosomas enteros, inserción
de genes, así como sistemas de
interferencia de activación.
Todo ello nos permite aplicar en
agricultura y en alimentación. Podemos
realizar inmunización artificial contra
fagos por introducción de CRISPR en
bacterias de uso industrial, creación de
cepas de trigo resistentes al oídio,
modificación de cultivos y animales de
granja, modificación de ecosistemas a
nivel de
modulación de mosquitos transmisores de
enfermedades, múltiples aplicaciones en
biomedicina, terapias génicas, corrección
de mutaciones en fibrosis quísticas,
tratamiento de virus como la hepatitis b
o la malaria, modificación de células
tumorales, y lo que hoy en día está más
en boga, la edición genómica de embriones
con las consiguientes implicaciones
bioéticas. Si queréis más información
tenéis una serie de referencias
bibliográficas y enlaces en las cuales
podéis ampliar información sobre el
sistema CRISPR. Gracias por vuestra
atención.
