Con la ayuda de la poderosa herramienta de edición de genes conocida CRISPR, los científicos cambiaron el color de la flor de una tradicional planta de jardín japonesa desde violeta al blanco. La modificación fue tan precisa que sólo la alteración de un único gen fue suficiente para introducir este efecto. Tales experimentos ponen de relieve el tremendo potencial de manipulación de genes en plantas hortícolas.
La gloria de la mañana o campanilla japonesa (Ipomoea nil o Pharbitis nil) ha sido una flor querida en Japón desde hace mucho tiempo. Se puede ver en todas partes en Japón durante los veranos y desde la era de finales de Edo (principios del siglo XIX) los fitomejoradores tomaron el placer de crear diversas hojas y flores. Sin embargo, la historia de la esta flor comenzó mucho antes, en el siglo 8 dC, con la introducción de plantas silvestres de flores azules en Japón desde China.
Ahora, un equipo de colaboración formado por investigadores de la Universidad de Tsukuba, la Organización Nacional de Agricultura y Alimentación (NARO) y la Universidad de la Ciudad de Yokohama demostró cómo alterar las flores de la gloria de la mañana en un elegante golpe.
Se dirigieron a un único gen llamado DFR-B que codifica la enzima de biosíntesis de antocianinas responsable de la coloración de los tallos, hojas y flores de la planta. Justo al lado de este gen se encuentran dos genes estrechamente relacionados (DFR-A y DRF-C) lo que hizo que sea un reto dirigirse con precisión al DFR-B sin tocar a sus genes vecinos.
Por suerte, CRISPR, a veces comparado a una “tijera molecular”, estaba a la altura del desafío. CRISPR/Cas9 es una herramienta potente que permite a los científicos estudiar y alterar los genes de los organismos en forma dirigida y precisa. Se compone de dos moléculas de ARN guía que pueden alterar una secuencia de ADN, mientras que la enzima Cas9, guiada por los ARN guía, corta la cadena de ADN objetivo en un lugar preciso. De esta manera el ADN se puede agregar o quitar con “precisión láser”.
La interrupción del gen DFR-B desactiva la enzima codificada, dando como resultado la ausencia del pigmento de color de la antocianina. Los investigadores japoneses insertaron el sistema CRISPR/Cas9 en embriones de cultivo de tejidos de plantas de la gloria de la mañana con la ayuda de las propiedades de transferencia de ADN de la bacteria de la planta de Rhizobium.
Alrededor del 75% de las plantas transgénicas tenían tallos verdes y flores blancas en lugar del violeta característico. Las siguientes secuenciaciones posteriores confirmaron que el gen objetivo estaba modificado, mientras que los genes DFR-A y el DFR-C permanecieron inalterados.
Un intrigante giro ocurrió cuando los científicos examinaron la herencia de las mutaciones inducidas por CRISPR en las plantas de las siguientes generaciones. Entre estas plantas, hubo algunas que no presentaron ningún signo de ADN exógeno introducido. Esto plantea algunas preguntas interesantes en términos de los organismos genéticamente modificados (OGM), ya que estas plantas de la siguiente generación se consideran transgénicas, basadas en definiciones basadas en procesos (cómo se elaboraron) y no transgénicas, basadas en definiciones basadas en productos (la presencia de ADN en el producto final).
En cualquier caso, es emocionante oír hablar de tales desarrollos. La primera flor de la mañana japonesa de color blanco fue pintada en Japón en 1631. Lo que llevó a la naturaleza casi 850 años en lograr, ha tomado menos de un año utilizando el sistema CRISPR/Cas9, lo que indica tanto su poder como su potencial.